본 논문에서는 신경망 기반의 지능형 게임 캐릭터를 구현하는 방법을 제안한다. 지능 캐릭터를 구현하는 신경망은 상대방 캐릭터의 행동과 상대방 캐릭터와의 거리를 입력받아 지능 캐릭터의 행동을 결정하여 출력한다 신경망은 두 캐릭터들의 행동으로 인한 점수를 강화 값으로 사용하여 강화 학습된다. 제안한 방법의 효용성을 보이기 위해서 간단한 대전 액션 게임을 구현하고 그 환경에서 여러 가지 실험을 수행하였다. 실험 견과 제안한 지능형 캐릭터가 게임의 규칙을 잘 학습할 수 있음을 보였다. 제안된 방법은 대전 게임뿐만 아니라 대규모 온라인 게임상의 캐릭터 구현에도 적용될 수 있다.
본 연구에서는 디지털 콘텐츠와 물리적 미디어가 유기적으로 결합할 수 있는 가능성을 모색하고자, 입출력 일체화 개체인 'I/O 셀(Cell)'과 그 집합체인 '텐저블 게임 콘솔(Tangible Game Console)'을 개발하였다. I/O 셀은 여러 종류의 센서와 액츄에이터가 하나의 물리적 노드 내에 통합되어 있는 개체로, 이 I/O 셀 다수를 집적하면 다양한 크기와 용도의 엔터테인먼트 미디어를 구성하는 것이 가능하다. 그 중 하나로 개발된 텐저블 게임 콘솔은 일종의 센서-액츄에이터 집합체로 셀들 사이의 연계를 통해 다양한 물리적 정보를 인식하고 표현할 수 있다. 텐저블 게임 콘솔은 기존 게임 콘텐츠의 주요한 표현 수단이었던 이미지와 텍스트 정보 대신에 물리적 정보를 통해 게임 콘텐츠를 구성하며, 조작대상과 조작수단이 일체화되어 있고, 또한 음악, 퍼즐, 액션 등 다양한 장르의 게임 콘텐츠가 적용 가능하다는 특징을 가지고 있다. 텐저블 게임 콘솔에서는 불, 바람, 물, 생명체 등의 물리적 현상을 형상/움직임/소리/빛 등을 통해 재현하며, 사용자는 이를 때리기/바람불기/흔들기/기울이기 등의 직접적인 조작을 통해 체험할 수 있다. 또한 물리적인 상호작용 과정이 일정한 게임 규칙을 가지고 구성되어 있어 지속성 있는 놀이 경험을 제공한다. 본 연구에서는 텐저블 게임 콘솔의 콘텐츠로 음악, 액션, 대전게임 등을 개발하였으며, 이 콘텐츠들의 놀이경험을 평가함으로써, 텐저블 게임 콘솔의 발전 가능성을 확인하였다.
본 논문에서는 대전형 액션 게임을 위한 지능 캐릭터 구현에 있어서 기존 연구보다 실제적인 구현을 위하여 에너지 개념을 적용한 지능 캐릭터를 제안한다. 제안한 지능 캐릭터는 기존연구에서 사용한 상대 캐릭터의 현재 행동, 행동의 단계, 유효거리, 과거 행동 뿐 만 아니라 자신의 에너지양을 고려하여 행동을 결정하게 된다. 에너지는 현재 온라인 게임등에서 많이 사용하는 것으로 HP (Health Point)와 MP(Mana Point) 두 가지를 사용하였다. 에너지를 적용한 지능캐릭터가 제대로 학습 하는지 그리고 에너지를 고려하여 효과적으로 대처하는 지를 알아보기 위한 여러 가지 실험을 하였다. 실험 결과 에너지가 충분한 경우에는 상대방에게 타격을 가장 많이 줄 수 있는 행동으로 대응하고 그렇지 않은 경우에는 에너지를 재충전하기 위한 행동들을 하는 것을 관찰하였다. 이런 결과로 볼 때 본 논문에서 제안한 에너지를 적용한 지능캐릭터가 잘 동작하며 에너지를 고려하여 효과적인 반응을 보임을 알 수 있다.
현재 인공지능 기법은 우리 주위의 여러 분야에서 사용되고 있으며, 그 중요도가 점점 높아지고 있다. 이러한 분야 중에 하나가 바로 컴퓨터 게임 분야로 전통적인 인공지능 기법부터 근래에 게임과의 결합이 시도되고 있는 비전통적 기법에 이르기까지 다양한 종류의 방법이 시도되었고, 시도될 예정이다. 본 논문에서는 게임내에서 그 비중이 커져가고 있는 인공지능을 통한 캐릭터의 지능화 방안으로 신경망 기반의 지능 캐릭터를 제안하였다.
현재 많은 PC용 게임들은 게임 엔진을 통해 개발되고 있다. 이러한 게임 엔진은 많은 기능을 제공하고 있지만 엔진 고유의 제약과 개발 비용의 부담요소가 발생한다. 이렇기 때문에 상대적으로 개발 도구 고유의 제약이 적고 개발 비용이 적게 들어가는 저수준 게임개발도구인 DirectX는 현재에도 많은 장점이 있는 개발 도구이다. 본 논문에서는 저수준 게임개발도구를 이용하여 공성 대전액션장르(Aeon Of Strife)게임을 설계한다.
본 논문에서는 일반적인 대전 액션 게임에서 신경망을 이용하여 구현한 지능 캐릭터가 상대방 캐릭터의 행동 패턴을 학습하는 방법을 제안한다. 상대방 캐릭터의 행동 패턴을 학습하기 위하여 상대방 캐릭터의 현재 행동은 물론 과거 행동도 입력받아 학습하게 함으로써, 행동 패턴을 학습하지 않은 경우보다 더 적절한 대응이 가능해진다. 상대방 캐릭터의 행동 패턴의 학습과 더불어 행동의 적절성을 판단하기 어려운 이동에 대한 학습 방법도 제시한다. 제안한 알고리즘의 성능을 평가하기 위하여 실제 게임과 매우 유사한 게임 환경에서 네 가지 행동 패턴을 이용하여 실험하였다. 실험 결과, 모든 행동 패턴에 대하여 지능 캐릭터가 최적 행동을 학습했고, 또한 무작위로 행동하는 캐릭터에 대해서도 이전 방법보다 우수한 성능을 보였다. 이와 같은 결과는 제안한 방법이 상대방 캐릭터의 행동 패턴을 적절히 학습하여 대응할 수 있음을 보여준다. 제안한 알고리즘은 온라인게임과 같이 캐릭터들이 서로 대결하는 게임들에 쉽게 응용될 수 있다.
최근 컴퓨터 게임에서 지능 캐릭터는 게이머들의 흥미를 계속 유발시킬 수 있기 때문에 더욱 더 중요한 요소로 부각되고 있다. 지능 캐릭터를 구현하는 대표적인 방법으로 신경망을 사용하여 상대 캐릭터의 행동패턴과 게임 규칙을 학습하는 방법이 연구되었다. 그러나 게임의 규칙은 갑자기 변경될 수 있으며 온라인 게임과 같은 상황에서는 게이머에 따라서 행동 특성이 크게 다를 수 있다. 본 논문에서는 지능 캐릭터가 이러한 환경의 변화에 적응하는 방법으로서 개체 수준 적응 알고리즘과 개체군 수준 적응 알고리즘을 제안한다. 개체 수준 적응 알고리즘에서 각 지능 캐릭터는 자신의 게임 점수의 변화를 계속해서 관찰하면서, 최종적으로 획득한 점수들을 고려하여 환경의 변화를 판단하고, 만약 변화가 감지된 경우에는 다시 새로운 학습을 시작한다. 대용량 온라인 게임과 같이 다수의 사용자가 있는 게임에서는 지능 캐릭터들이 다양한 행동 패턴과 전략을 가지고 있는 여러 상대 캐릭터들과 대전한다. 개체군 수준 적응 알고리즘은 유전자 알고리즘을 이용하여 지능 캐릭터들의 출현을 조절하여 게임 월드내의 균형이 유지되도록 한다. 제안한 알고리즘의 성능을 평가하기 위하여 간단한 대전 액션 게임을 구현하고 그 환경 상에서 게임 규칙과 상대 캐릭터들의 행동 패턴을 변화시키면서 실험하였다. 실험 결과 지능 캐릭터는 제안한 기법을 이용하여 환경 변화에 적응할 수 있음을 보였다.
본 연구에서는 멀티미디어 환경에서 상호작용 시스템 중 하나인, 음성 대화 기술에 대하여 근접 음성 대화 시스템을 적용하는 솔루션을 제안한다. 사용자 아바타들 간 거리에 따라 음성의 볼륨을 조절하고, 가청 거리를 벗어난 사용자에게는 음소거를 적용하는 방식으로 멀티미디어 공간에서 여러 사용자 간의 음성 대화 방식을 설계하였다. 본 연구의 가장 큰 특징은 경제적인 개발을 위해, 거리를 기반으로 먼 거리에 있는 사용자에게는 저음질의 음성을 전달하고, 비 가청 지역에 들어선 사용자에게는 음성 데이터를 전송하지 않게 하는, reliable UDP 기반 능동적 서버 시스템에 있다. 제안 시스템은 사전에 완성하였던 유니티 게임 엔진 기반 프로젝트에서 성능을 측정하였으며, 본 연구에서 제안한 시스템을 메타버스 콘텐츠, 실시간 대전 액션 게임과 같이 여러 사용자 간 상호작용을 제공하는 환경에서 적극적으로 이용되는 것을 기대할 수 있다.
본 논문에서는 유전자 알고리즘을 이용하여 특정 행동 패턴을 보이는 상대 캐릭터에 적절히 적응할 수 있는 대전 액션 게임용 지능캐릭터의 구현 방법을 제안한다. 이를 위하여 현재 행동과 단계뿐 만 아니라 과거행동까지 고려하여 학습한다. 제안한 방법이 얼마나 효과가 있는지 알아보기 위하여 현재의 행동과 단계만을 적용한 실험(실험-1)과 과거 행동을 추가한 행동패턴을 적용한 실험(실험-2) 결과를 비교 분석하였다. 실험 평가는 두 캐릭터가 획득한 점수를 측정하여 그 비로써 평가하였다. 실험 결과 초기에는 실험-1에서 높은 점수비로 시작하지만 일정 세대 이후부터는 실험-2의 점수비가 좋아지며, 실험-2에서는 모두 최적해를 찾을 수 있었다. 또한 실험-2에서 지능 캐릭터는 행동이 완료되는 시점에서 최대의 점수를 얻기 위해 이동(전진,후진)이나 시간 지연 동작을 하여 스스로 진화하면서 게임 규칙을 학습함을 보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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