李惠芳

摘要：隨著手持式終端的快速推廣與發(fā)展，人們開始逐漸習(xí)慣于在手持設(shè)備上交互體驗(yàn)，加之一系列物理引擎對手持設(shè)備的支持，移動(dòng)終端模擬現(xiàn)實(shí)不再是遙不可及的事情。本文通過對移動(dòng)終端寵物類游戲角色智能化行為設(shè)計(jì)的分析，來解析移動(dòng)終端數(shù)碼角色交互行為設(shè)計(jì)的構(gòu)思思路，從而總結(jié)出提升數(shù)碼角色互動(dòng)體驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)和理論。

關(guān)鍵詞：動(dòng)畫角色;交互行為;人工智能

隨著移動(dòng)終端手持設(shè)備的普及，娛樂應(yīng)用中虛擬角色越來越表現(xiàn)出高智能水平，他們可以根據(jù)場景環(huán)境自主決策、采取行動(dòng)，提高游戲難度的同時(shí)，也提升了玩家游戲的體驗(yàn)?？梢哉f虛擬角色的智能水平已經(jīng)成為決定著游戲的驚險(xiǎn)性、刺激性、趣味性的重要因素。通常這種運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬出能像人或動(dòng)物一樣“感知”“思考”和“行動(dòng)”的智能稱為“人工智能”（Artificial Intelligent，簡稱AI），即由人工制造出來的，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)算系統(tǒng)控制所模擬出來的高智能的活動(dòng)。我們將游戲中添加了“感知”“思考”和“行動(dòng)”功能的角色稱之為“AI角色”。AI角色作為娛樂互動(dòng)的紐帶，其實(shí)并不需要具備如同機(jī)器人一樣的高智能，只需要配合手持移動(dòng)端的應(yīng)用情境，實(shí)現(xiàn)與受眾親密的互動(dòng)即可。因此基于移動(dòng)終端的智能角色的設(shè)計(jì)需要有其特定的故事情境和行為架構(gòu)，依據(jù)需求設(shè)定其AI功能。我們以移動(dòng)終端中數(shù)碼寵物類角色的AI功能為例來進(jìn)行剖析，以此來分析數(shù)碼角色如何通過功能策劃、架構(gòu)模型、感知系統(tǒng)和行為決策等方面的操控來構(gòu)建角色的AI功能。

一、角色行動(dòng)的意義描述

與人工生命實(shí)驗(yàn)追求人造物高智能行為能力的目標(biāo)不同，數(shù)碼寵物類應(yīng)用程序的設(shè)定上側(cè)重于人機(jī)互動(dòng)趣味性，即角色是否可以作為用戶身份代理實(shí)現(xiàn)社會(huì)化交流與傳播的功能，或者角色滑稽的戲劇化行為是否能夠引起參與者情感上的共鳴。在創(chuàng)建數(shù)碼角色的AI功能之前需要為角色進(jìn)行定位，并賦予其一個(gè)生動(dòng)的故事情境來建立與游戲用戶之間的情感連接。

移動(dòng)終端娛樂應(yīng)用中的數(shù)碼角色前身可以追溯到 1966年美國麻省理工計(jì)算機(jī)科學(xué)教授約瑟芬.文森鮑姆創(chuàng)造的計(jì)算機(jī)程序“伊萊扎（Elias）”。這種具有人類的性格特質(zhì)，可以模仿人的行為與他人進(jìn)行交流的智能程序也被稱為“人格蟲”（PersonBots）或“聊天蟲”，其主要的功能就是通過模擬人類的思維模式實(shí)現(xiàn)與人的溝通和互動(dòng)。對于應(yīng)用程序而言“人格”的塑造才是重點(diǎn)，人們需要怎樣性格、身份、愛好的朋友與之溝通，那么程序就會(huì)模擬這類人群的行為模式進(jìn)行編碼，為了使模擬的效果更加真實(shí)，用戶更能夠沉浸其中，配合角色的性格再為其身份建立合理的故事情境。如移動(dòng)APP《會(huì)說話的Ben》中，Ben是一位退休的化學(xué)教授，喜歡舒適的生活和飲食，愛看報(bào)紙，偶爾會(huì)到實(shí)驗(yàn)室里做些奇怪的實(shí)驗(yàn);而《Clumsy Ninja》中，塑造的是一個(gè)呆傻可愛的見習(xí)忍者，Ninja為了救回女朋友他每天笨拙的訓(xùn)練升級成為優(yōu)秀的一流忍者。

二、角色實(shí)施操控的架構(gòu)模型

從技術(shù)角度來看，游戲中的AI角色實(shí)際上可以被視為一直處于感知（Sense）->思考（Think）->行動(dòng)（Act）循環(huán)中的目標(biāo)物，在等待事件的激發(fā)而實(shí)施行為。我們采用的AI架構(gòu)模型來闡釋應(yīng)用程序如何控制AI角色的行動(dòng)，如圖所示（圖1），控制角色行為的算法分為三個(gè)層級，即運(yùn)動(dòng)層、決策層和戰(zhàn)略層。其中，運(yùn)動(dòng)層與決策層中包含的算法是針對個(gè)體角色的，而戰(zhàn)略層則是針對群體的。這是基本的AI架構(gòu)模型，就寵物類游戲中的智能角色而言，AI架構(gòu)模型也僅涉及到運(yùn)動(dòng)層和決策層的算法，甚至決策層都很少涉及，只有需要角色進(jìn)行條件判斷的情況下才會(huì)應(yīng)用到?jīng)Q策層的算法。例如，《會(huì)說話的湯姆貓》中，操控屬于純反應(yīng)型的，只需要角色做出簡單的反饋，依照指令行動(dòng)應(yīng)用到的僅是運(yùn)動(dòng)層算法與動(dòng)畫系統(tǒng)的配合;《Clumsy Ninja》中，當(dāng)用戶長時(shí)間控制Ninja的身體時(shí)，他會(huì)做出掙扎的動(dòng)作或差異的表情，這需要運(yùn)用到?jīng)Q策層對環(huán)境的判斷。除此之外，還需要應(yīng)用到AI結(jié)構(gòu)之外其他技術(shù)的支持。針對移動(dòng)終端智能角色的交互行為架構(gòu)，我們進(jìn)行自上而下的剖析：

（一）決策層的行為判斷

決策層是AI角色具備判斷能力的運(yùn)算系統(tǒng)，決策系統(tǒng)會(huì)根據(jù)AI 角色的每個(gè)時(shí)間幀的情況進(jìn)行判斷，并選擇最合適的行為予以執(zhí)行，當(dāng)決策系統(tǒng)做出決策后，交由運(yùn)動(dòng)層和動(dòng)畫系統(tǒng)來執(zhí)行決策。AI角色這種可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況選擇相應(yīng)簡單或復(fù)雜的執(zhí)行準(zhǔn)則來實(shí)施行為的思維方式，更像是具備了像人一樣的思考功能。與玩家互動(dòng)起來會(huì)更加生動(dòng)有趣。如 《Clumsy Ninja》中，Ninja會(huì)根據(jù)周邊的環(huán)境和玩家的動(dòng)作不斷學(xué)習(xí)而做出不同的反應(yīng)，同樣是從空中掉下來，有竹竿忍者會(huì)先抓住竹竿再滑下來，遇到屋頂則會(huì)先跳到屋頂，根據(jù)周圍的環(huán)境而改變動(dòng)作，而且掉落的高度、強(qiáng)度、動(dòng)作不同舉止表現(xiàn)也會(huì)有差異。

（二）運(yùn)動(dòng)層的行為執(zhí)行

運(yùn)動(dòng)層包含的算法能夠把上層做出的決策轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)。是AI角色實(shí)現(xiàn)交互行為的反饋系統(tǒng)，通常需要?jiǎng)赢媽拥呐浜喜拍芡瓿?，如《?huì)說話的圣誕老人》中，戳打或猛擊圣誕老人的頭、肚子和腳后，他會(huì)生氣地把送你的禮物砸掉;點(diǎn)擊屏幕，巨大的雪球滾過來壓倒圣誕老人。針對不同復(fù)雜程度的交互行為，運(yùn)動(dòng)層還需要?jiǎng)赢嬒到y(tǒng)和物理系統(tǒng)的配合才能完成AI角色的行動(dòng)。

（三）輔助系統(tǒng)的捕捉與實(shí)施

塑造出好的AI角色只有運(yùn)動(dòng)層、決策層和戰(zhàn)略層是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要許多其他相關(guān)技術(shù)的支持，如“動(dòng)畫系統(tǒng)”和“物理仿真系統(tǒng)”。在游戲中，使角色看起來生動(dòng)有趣、反應(yīng)機(jī)敏都有賴于這兩個(gè)系統(tǒng)的參與。例如《Clumsy Ninja》中，點(diǎn)擊地面Ninja會(huì)走向點(diǎn)擊點(diǎn)，拉著他的手移動(dòng)，Ninja會(huì)按拉的方向移動(dòng)，拉得快點(diǎn)他就會(huì)摔倒甚至被直接被拖著走;如果往高處拉就會(huì)飄到空中，手指一放就會(huì)掉下來。Ninja的一系列趕快動(dòng)作都是運(yùn)動(dòng)層執(zhí)行決策層指令時(shí)向“動(dòng)畫系統(tǒng)”和“物理仿真”系統(tǒng)發(fā)出請求，再經(jīng)由兩個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為具體行動(dòng)的。

三、角色捕捉信息的智能感知

為了讓AI角色看上去更真實(shí)有趣，在設(shè)計(jì)他們的行為時(shí)還應(yīng)思考一個(gè)重要的問題，就是角色如何感知周圍的游戲世界。AI角色必須能夠以正常的感知方式知曉周圍發(fā)生的情況，并且能夠?qū)Πl(fā)生的事情做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。這樣，AI角色才會(huì)具備類似人類的思維方式。因此，在設(shè)計(jì)AI角色的應(yīng)用程序時(shí)，除了具備基本的決策與執(zhí)行能力，還需要AI角色與游戲世界里的信息系統(tǒng)建立起聯(lián)系，根據(jù)周圍環(huán)境情況判斷行為，來做出合理的決策，這個(gè)信息獲取系統(tǒng)被稱之為“感知系統(tǒng)”。它不僅僅包含每個(gè)角色可以看到、聽到和觸碰到的內(nèi)容，還包括游戲世界與AI的所有接口。因此，感知系統(tǒng)也可以稱之為是AI角色與“游戲世界的接口”，負(fù)責(zé)在游戲運(yùn)行過程中不斷感知周圍環(huán)境、讀取游戲狀態(tài)和數(shù)據(jù)，為角色的思考和決策搜集信息。感知系統(tǒng)雖然不算是AI基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一部分，但是它的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量直接關(guān)系到智能角色AI系統(tǒng)的好壞?？梢哉f幾乎所有3D游戲中的AI角色都具有某種程度的感知系統(tǒng)。

游戲中最常用的感知類型是視覺、聽覺和觸覺。針對角色的視覺感知，需要程序匹配對應(yīng)的視覺觸發(fā)器和視覺感知器;實(shí)現(xiàn)角色的聽覺效果，則需要配對相應(yīng)的聲音觸發(fā)器和聲音感知器;觸覺感知的實(shí)現(xiàn)，實(shí)質(zhì)上是物理引擎的處理任務(wù)。通過為游戲物體添加碰撞體，便可成為開啟AI角色某段行為的觸發(fā)器。總之，AI角色感知系統(tǒng)的構(gòu)建需要與多個(gè)觸發(fā)器和感知器做出關(guān)聯(lián)，并通過事件管理中心統(tǒng)一進(jìn)行管理。另外，針對一些具有記憶功能的AI角色，需要建立一個(gè)記憶感知系統(tǒng)，通過建立記憶列表存儲(chǔ)每個(gè)最近感知到的對象、感知類型、最后感知到該對象的時(shí)間以及還能再記憶中保留的時(shí)間，便于程序調(diào)用這個(gè)記憶數(shù)據(jù)，當(dāng)沒有感知到這個(gè)對象的時(shí)間超出了記憶時(shí)長時(shí)，這個(gè)對象就會(huì)從記憶列表中刪除，不會(huì)再出現(xiàn)。如《Clumsy Ninja》中，當(dāng)玩家點(diǎn)按地面的某個(gè)地點(diǎn)，Ninja便會(huì)看向該地點(diǎn)，并選擇直線路徑快速地到達(dá);當(dāng)玩家反復(fù)撫摸Ninja的身體時(shí)，他會(huì)怕癢的倒地大笑，并且會(huì)快速地起身跑開躲起來。這兩項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)分別是為角色添加了視覺和觸覺感知。另外，玩家可以將Ninja拋向空中讓其落下，開始Ninja會(huì)笨拙的趴倒在地上，但經(jīng)歷幾次反復(fù)掉落，Ninja可以逐漸地站立在地面上，不再摔到，表現(xiàn)出在訓(xùn)練中不斷進(jìn)步和成長的過程。這項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)則是為角色添加了記憶感知。

四、角色指令執(zhí)行的行為決策

創(chuàng)建一個(gè)基于AI角色的寵物類游戲，需要龐大的行為邏輯系統(tǒng)對角色的行為進(jìn)行控制。要讓游戲里的AI角色能依照程序執(zhí)行預(yù)設(shè)的邏輯，便要運(yùn)用到模擬角色行為的邏輯的行為樹實(shí)現(xiàn)對AI角色行為邏輯的編輯。行為樹模擬人類大腦執(zhí)行任務(wù)的思維模式，通過判斷條件、篩選選項(xiàng)，然后執(zhí)行行為的邏輯執(zhí)行程序。如《Clumsy Ninja》中，用戶進(jìn)入應(yīng)用程序后Ninja的行為邏輯：如果用戶實(shí)施操作，Ninja則會(huì)依據(jù)指令采取行動(dòng);如果用戶不采取行動(dòng)，過一段時(shí)間Ninja會(huì)在一旁打拳;如果用戶依然不采取行動(dòng)，Ninja會(huì)跑向屏幕敲打屏幕引起用戶的注意。

在AI角色行為樹的實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以由策劃人員首先設(shè)計(jì)好行為樹的結(jié)構(gòu)，然后由程序員實(shí)現(xiàn)條件節(jié)點(diǎn)和行為節(jié)點(diǎn)所定義的具體行為進(jìn)行編輯，也可以由編程人員預(yù)先寫好各種不同的條件節(jié)點(diǎn)和行為節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)代碼，然后，策劃人員可以嘗試將這些條件和行為進(jìn)行不同的組合，畫出不同的行為樹，從而實(shí)現(xiàn)不同的AI邏輯。但無論哪種執(zhí)行方案，都需要角色“人格”與行為邏輯編輯的統(tǒng)一，策劃與程序編輯人員共同控制著AI角色的塑造結(jié)果。

五、結(jié)語

智能角色的塑造需要其具備思考和行動(dòng)的能力，即利用感知的結(jié)果選擇行為，由行為執(zhí)行指令。這是一個(gè)需要運(yùn)用到運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)畫系統(tǒng)和物理系統(tǒng)和游戲引擎的復(fù)雜創(chuàng)作過程。在整個(gè)應(yīng)用程序的架構(gòu)中，數(shù)字技術(shù)構(gòu)建AI角色的行為邏輯，藝術(shù)構(gòu)思AI角色的“人格”塑造，這不僅是完成一個(gè)應(yīng)用程序，也是藝術(shù)與技術(shù)的跨領(lǐng)域合作融合的過程。

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