[论文解读] The Design Of "Stratega": A General Strategy Games Framework

Diego Pérez-Liébana, Alexander Dockhorn+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 11, 2020

Artificial Intelligence in Games参考文献 10被引用 4

一句话总结

Stratega 是一个通用框架，用于在回合制和即时战略游戏中开发和测试 AI 智能体，通过基于 YAML 的配置系统定义单位、动作和规则等游戏组件。它通过共享 API 和前向模型访问，支持灵活的智能体开发，适用于统计前向规划，并为未来扩展复杂战略游戏机制奠定基础。

ABSTRACT

Stratega, a general strategy games framework, has been designed to foster research on computational intelligence for strategy games. In contrast to other strategy game frameworks, Stratega allows to create a wide variety of turn-based and real-time strategy games using a common API for agent development. While the current version supports the development of turn-based strategy games and agents, we will add support for real-time strategy games in future updates. Flexibility is achieved by utilising YAML-files to configure tiles, units, actions, and levels. Therefore, the user can design and run a variety of games to test developed agents without specifically adjusting it to the game being generated. The framework has been built with a focus of statistical forward planning (SFP) agents. For this purpose, agents can access and modify game-states and use the forward model to simulate the outcome of their actions. While SFP agents have shown great flexibility in general game-playing, their performance is limited in case of complex state and action-spaces. Finally, we hope that the development of this framework and its respective agents helps to better understand the complex decision-making process in strategy games. Stratega can be downloaded at: https://github.research.its.qmul.ac.uk/eecsgameai/Stratega

研究动机与目标

• 解决当前缺乏可泛化的 AI 框架来支持战略游戏多样化配置的问题，避免仅针对单一游戏的专门化设计。
• 使研究人员能够使用统一的 API 和共享的游戏逻辑，在多种战略游戏中开发和测试 AI 智能体。
• 通过提供对游戏状态和前向模型的访问，支持统计前向规划（SFP）智能体，实现动作模拟。
• 促进游戏和关卡生成、自动平衡以及 AI 决策可解释性方面的研究。
• 在未来版本中扩展支持即时战略游戏以及复杂机制，如资源管理和科技树。

提出的方法

• 该框架采用模块化架构，包含游戏运行器、渲染模块、智能体和配置组件，将逻辑与可视化解耦。
• 游戏状态以不含逻辑的数据容器形式表示，由游戏运行器管理，负责回合推进和动作执行。
• YAML 配置文件定义了游戏元素，如地块、单位、动作、胜利条件和效果，实现无需重新编译即可在运行时自定义游戏。
• 智能体可访问前向模型的副本以模拟动作结果，支持统计前向规划以及在对手回合期间的外部思维。
• 该框架同时支持回合制和即时游戏运行器，后者在延迟后批量收集并执行动作。
• 该架构支持可插拔的前向模型和游戏抽象，使算法可在不同层次的游戏表示上运行。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一个通用战略游戏框架，以支持多样化游戏配置，同时为智能体开发保持一致的 API？
• RQ2 基于 YAML 的配置在无需代码更改的情况下，能在多大程度上实现游戏机制的快速原型设计和调优？
• RQ3 对前向模型的访问在多大程度上提升了统计前向规划智能体在复杂战略游戏中的性能与灵活性？
• RQ4 在统一框架中支持回合制与即时战略游戏的关键架构需求是什么？
• RQ5 该框架如何支持未来在游戏生成、自动平衡以及 AI 决策可解释性方面的研究？

主要发现

• Stratega 框架成功实现了使用单一、可重用的 API 和基于 YAML 的配置，创建多种回合制战略游戏。
• 配置与代码的分离使得游戏可动态设置，实现无需重新编译的快速迭代，显著提升研究敏捷性。
• 智能体可访问并修改游戏状态，利用前向模型模拟动作结果，支持统计前向规划等高级规划技术。
• 该框架支持外部思维，使智能体即使在非其行动阶段也能推理游戏状态和对手动作。
• 该架构具备可扩展性，设计上支持未来集成即时战略机制、资源系统和科技树。
• 框架的渲染与游戏运行器组件解耦，支持图形界面和无头执行，有利于可扩展的智能体评估与日志记录。