• Descripció

Un vídeojoc ha d'oferir reptes a l'usuari. Per poder introduir aquests reptes en un vídeojoc són necessàries una sèrie de tècniques que s'engloben dins de l'estudi de l'Intel·ligència Artificial. Aquestes tècniques decideixen quines són les millors opcions que poden prendre els elements del vídeojoc (agents) a partir de les condicions de l'entorn que els envolta.

L'assignatura presenta les diferents tècniques desenvolupades en Intel·ligència Artificial que permetran a l'alumne crear les eines necessàries amb què oferir una bona experiència de joc.

• L'assignatura en el conjunt del pla d'estudis

• Camps professionals en què es projecta

El màster ofereix una formació d'orientació clarament professional, adreçada a persones que es vulguin dedicar al disseny i el desenvolupament de videojocs, amb un grau d'especialització d'acord amb dos perfils professionals:

• Dissenyador (video game designer)
• Desenvolupador de programari (video game programmer i lead programmer)

Específicament, en aquesta assignatura, serà a partir de l'estudi de tècniques d'intel·ligència artificial que es s'assolirà un disseny més ric del videojoc així com també la seva implementació utilitzant el motor de creació Unity, fent que les activitats desenvolupades durant l'assignatura tindran un alt grau de similitud amb possibles escenaris professionals.

• Coneixements previs

Professionals de l'àmbit de la informàtica, multimèdia i telecomunicacions que volen especialitzar-se o reorientar la seva carrera professional en la creació de videojocs. Podem diferenciar dos tipus de perfils:

• Professionals dins el camp de la programació que volen accedir al sector dels videojocs.
  
• Amants dels videojocs que volen poder ser capaços de dur a terme les seves pròpies creacions.

• Objectius i competències

Les competències transversals que s'adquereixen en aquesta assignatura són les següents:

• Capacitat per a aplicar el pensament creatiu i generar noves solucions.
  
• Capacitat per a l'aprenentatge autònom.
• Comprensió i expressió en anglès tècnic.
• Treball en equip.

Aquesta assignatura també permetrà adquirir les següents competències específiques:

• Capacitat per a dominar les eines aplicables al desenvolupament de videojocs, segons les tendències tecnològiques.
• Capacitat per a l'ús efectiu dels llenguatges de programació i les metodologies per al desenvolupament de videojocs.
• Capacitat per a analitzar i dissenyar els elements i els principis de funcionament d'un videojoc.
• Capacitat per a dissenyar els components associats amb la creació d'una experiència de joc.
• Capaciat per a representar elements visuals i les seves interaccions de manera eficient.

Els objectius que es pretenen assolir en aquesta assignatura són els següents:

• Entendre la relació existent entre la Intel·ligència Artificial i els altres components del videojoc.
• Saber com moure els elements en un món virtual, tant a nivell individual com col·lectiu.
• Implementar sistemes que permetin decidir quina és la millor acció a prendre en cada moment a partir de la informació que es tingui disponible del sistema d'una forma ràpida.
• Conèixer les últimes tendències en tecnologia d'IA aplicades als videojocs i como es poden utilitzar aquestes tecnologies per a millorar l'experiència de joc de l'usuari.

• Continguts

Intel·ligència artificial

1. Intel·ligència artificial en els videojocs

1.1. Història de la intel·ligència artificial en els videojocs

1.2. Aplicacions de la intel·ligència artificial en els videojocs

1.3. Consideracions sobre la IA en videjocs

1.4. Arquitectura de la IA

2. Tècniques de moviment

2.1. Moviments cíclics i basats en patrons

2.2. Cerca de camins

2.3. Moviments complexos

3. Presa de decisions

3.1. El procés de presa de decisions

3.2. Sistemes de regles

3.3. Màquines d'estats finits

3.4. Exploració en arbre

3.5. Lògica difusa

3.6. Mapes d'influència

4. Aprenentatge

4.1. Estratègies d'aprenentatge en jocs

4.2. Algorismes d'aprenentatge

4.3. Ajust de paràmetres

5. Tècniques avançades d'IA

5.1. Xarxes neuronals

5.2. Aprenentatge profund

• Consulta dels recursos d'aprenentatge de la UOC per a l'assignatura

• Informació addicional sobre els recursos d'aprenentatge i eines de suport

Es proporcionen materials didàctics en diversos formats, com també programari de desenvolupament i eines complementàries en suport digital per a fer les pràctiques i les activitats d'avaluació. D'entre totes, la més important serà l'entorn de treball Unity.

S'utilitzaran recursos existents disponibles de forma gratuïta en l'Asset Store d'Unity en forma de projectes de vídeojocs ja programats que serviran com a base per a la introducció de tècniques d'intel·ligència artificial per permetin oferir una millor experiència de joc.

• Informació addicional sobre la bibliografia i fonts d'informació

Artificial Intelligence: A Modern Approach, Stuart Russell and Peter Norvig, Prentice Hall, 1995, ISBN 0-131-03805-2

AI Game Engine Programming, Brian Schwab, Charles River Media, 2004,ISBN 1-58450-344-2

AI Game Programming Wisdom (Volumes 1 to 4), Mark Deloura and Steve Rabin, Charles River Media

AI for Computer Games and Animation: A Cognitive Modeling Approach, J. Funge, AK Peters, Ltd. , 1999, ISBN 1-568-81103-9

Core Techniques and Algorithms in Game Programming. Daniel Sanchez-Crespo Dalmau, Ed. New Riders. 2003, ISBN 0-13102-009-9

Artificial Intelligence for Games, Ian Millington, Academic Press, 2006 , ISBN 0-12497-782-0

AI for Game Developers, David M. Bourg, Glenn Seemann, O'Reilly, 2004, ISBN 0-59600-555-5 

Algorithms and Networking for Computer Games, Jouni Smed, Harri Hakonen, Wiley, 2006, ISBN 0-47001-812-7

Programming Game AI by Example, Mat Buckland, Wordware Publishing, 2005, ISBN 1-55622-078-2

AI Techniques for Game Programming, Mat Buckland, Thomson Course Technology, 2002, ISBN 1-93184-108-X

AI Game Development: Synthetic Creatures With Learning and Reactive Behaviors, Alex Champandard, New Riders, 2003, ISBN 1-59273-004-3

• Metodologia

L'aprenentatge col·laboratiu i l'autoaprenentatge dirigit i tutoritzat seran elements claus en el model educatiu d'aquesta assignatura. A més, es tracta d'un model que no busca la memorització de continguts, sinó un model d'aprenentatge basat en la resolució d'activitats que siguin el més propers possibles als escenaris reals que es trobaran en el món professional. Per tant, les activitats seran els elements claus per a desenvolupar les competències i per guiar l'aprenentatge de l'alumne cap als objectius i competències de l'assignatura.

• Informació sobre l'avaluació a la UOC

El procés d'avaluació es fonamenta en el treball personal de l'estudiant i pressuposa l'autenticitat de l'autoria i l'originalitat dels exercicis realitzats.

La manca d'autenticitat en l'autoria o d'originalitat de les proves d'avaluació; la còpia o el plagi; l'intent fraudulent d'obtenir un resultat acadèmic millor; la col·laboració, l'encobriment o l'afavoriment de la còpia, o la utilització de material, programari o dispositius no autoritzats durant l'avaluació, entre altres, són conductes irregulars en l'avaluació que poden tenir conseqüències acadèmiques i disciplinàries greus.

Aquestes conductes irregulars poden comportar el suspens (D/0) en les activitats avaluables que es defineixin en el pla docent -incloses les proves finals- o en la qualificació final de l'assignatura, sigui perquè s'han utilitzat materials, programari o dispositius no autoritzats durant les proves, com ara xarxes socials o cercadors d'informació a internet, perquè s'han copiat fragments de text d'una font externa (internet, apunts, llibres, articles, treballs o proves d'altres estudiants, etc.) sense la citació corresponent, o perquè s'ha dut a terme qualsevol altra conducta irregular.

Així mateix, i d'acord amb la normativa acadèmica, les conductes irregulars en l'avaluació també poden donar lloc a la incoació d'un procediment disciplinari i a l'aplicació, si escau, de la sanció que correspongui, de conformitat amb l'establert a la normativa de convivència de la UOC.

En el marc del procés d'avaluació, la UOC es reserva la potestat de:

• Sol·licitar a l'estudiant que acrediti la seva identitat segons l'establert a la normativa acadèmica.
• Sol·licitar a l'estudiant que acrediti l'autoria del seu treball al llarg de tot el procés d'avaluació, tant avaluació contínua com avaluació final, per mitjà d'una prova oral o els mitjans síncrons o asíncrons que estableixi la Universitat. Aquests mitjans tindran per objecte verificar els coneixements i les competències que garanteixin l'autoria; en cap cas no implicaran una segona avaluació. Si no és possible garantir l'autoria de l'estudiant, la prova serà qualificada amb D, en el cas de l'avaluació contínua, o amb un Suspens, en el cas de l'avaluació final.

  A aquests efectes, la UOC pot exigir a l'estudiant l'ús d'un micròfon, una càmera o altres eines durant l'avaluació; és responsabilitat de l'estudiant assegurar que aquests dispositius funcionen correctament.

• Consulta del model d'avaluació

• Avaluació continuada

En aquesta assignatura es definiran tres activitats avalualables, que estan centrades en tres tipus de videojocs diferents.

La definició d'activitats en torn a tres tipus diferents de videojocs busca ampliar el domini o àmbit d'aplicació de les tècniques d'intel·ligència artificial en el món dels vídeojocs, veient com s'apliquen aquestes tècniques en vídeojocs de diferent índole.

Les activitats avaluables consistiran en projectes predefinits que hauran estat creats amb el motor de creació Unity i que els alumnes hauran d'ampliar programant tècniques d'intel·ligència artificial amb l'objectiu de millorar l'experiència de joc que ofereix el videojoc.

S'haurà d'entregar un arxiu comprimit (zip/rar) que contingui els següents elements:

• El codi font de la pràctica i tots els elements externs necessaris per poder-la compilar (llibreries, etc.)
• Un fitxer README.txt que expliqui com compilar el projecte i descrigui el treball realitzat.
• Un fitxer INSTRUCCIONS.txt que expliqui el funcionament del videojoc i com es controla el mateix.
• Un vídeo que mostri tots els elements importants que s'han implementat.
• Un document en format PDF amb una memòria de treball que inclogui: decisions de disseny, explicació del codi més rellevant, justificació dels algorismes utilitzats i fonts consultades per a l'elaboració de la PAC

Es dissenyarà una rúbrica que permetrà que els alumnes coneguin què és el que s'espera d'ells en cadascuna de les activitats de l'assignatura. En cada activitat, a més, s'indicarà què es demana i quins materials s'han de lliurar. A continuació es defineixen alguns dels criteris que es tindran en compte en l'avaluació:

• Que el codi lliurat compili.
• Que el codi segueixi la guia d'estil i les bones pràctiques de programació.
• Que el codi estigui correctament comentat.
• El grau d'optimització en temps i recursos.
• Que el codi sigui modular i estructurat.
• Que s'hagin implementat correctament les tècniques d'intel·ligència artificial demanades.
• En cas de decisió de disseny, s'hagin seleccionat apropiadament les tècniques d'intel·ligència artificial.
• Que les tècniques d'intel·ligència artificial incrementin el nivell d'experiència de joc.

També es definiran un conjunt d'activitats no avaluables, que consistiran en la lectura dels capítols que han estat creats per aquesta assignatura. A més, el que es pretén és lligar el desenvolupament de les activitats avaluables basades en projectes (els diferents tipus de videojocs) amb la lectura dels capítols que correspongui.

• Avaluació final