摘 要

在游戏发展的今天，人们不再满足于绚烂的图像而是追求游戏可玩性，而游戏可玩性就体现在游戏人工智能。因此研究游戏人工智能是重要的。兵棋推演是运用统计学等对战争的一种仿真，能够辅助及提高推演者的谋略水平。兵棋游戏由兵棋推演发展而来，由于以前兵棋是桌面游戏，对计算机兵棋研究较少，因此现在运用人工智能技术研究其决策方法成为计算机兵棋的重点。

本文基于计算机博弈，博弈决策系统分析相关技术，实现了小海战兵棋游戏。系统以搜索算法为核心及行为树等共同实现决策，并使用面向对象的思想来进行设计，构造兵棋游戏决策系统，实现兵棋自动决策。论文主要内容如下：

1) 在研究兵棋的基础上，通过学习一般计算机博弈程序的设计方法，本文实现了小兵棋的基本模块，其中包括棋子，棋盘编码，着法产生设计，游戏者规则检查等，基本模块兵棋游戏决策系统必不可少的组成部分。

2) 在研究机器的决策机制和方法基础上，通过学习一般计算机博弈及人工智能游戏决策方法，本文提出了搜索算法，估值与AI行为树结合的方式实现决策，在对局面估值反复实验的基础上，通过搜索算法的实验找出最好的策略，供行为树调用，实现透明封装，提高决策系统适用性。

3) 使用了面向对象的知识表示方法，将每个模块抽象成对象的函数，实现海战兵棋小游戏。

关键词：兵棋游戏；人工智能；决策；面向对象

Abstract

In today's game development，people are no longer satisfied with gorgeous images but the pursuit of game play ability, game play ability is reflected in game artificial intelligence. So it is important to make a study of game artificial intelligence. Wargaming is using statistical and so on simulation of a war,to assist and raise the level of speculator strategies. War game by wargames development,

as before the games is board game, computer games research are less, So using artificial intelligence technology to study the decision method is now become the focus of a computer war game.

Based on computer game, decision system analysis of relevant technology in this paper, Achieving the small naval war game. System to search algorithm as the core and the behavior tree realize decisions together and use the object-oriented thought to design, constructing war game decision system to realize the automatic war game decision-making. Paper main content is as follows:

1) Based on the study of the war game, through the general computer game program design methods, this paper designs the basic modules of small war game, including chess, chess code, a method to generate design, game rule checks, basic module is an important part of the decision-making system.

2) On the basis of the realization of war game module, research on the decision-making mechanism and method of machine, the search algorithm is proposed in this paper, the valuation and AI behavior tree combined with the decision-making system, the valuation on the basis of repeated experiments, through the experiment of different search algorithm to find the best strategy, for the tree calls, modularity, provide decision-making system suitability.

3) Using the object-oriented knowledge representation method, every module will be abstracted as object function, achieve naval war game.

Key Words：War game；artificial intelligence；decision；Object-oriented

目 录

第 1 章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 研究背景与现状 1

1.2.1 兵棋研究背景 1

1.2.2 游戏的人工智能研究现状 2

1.3 论文主要结构 2

第 2 章 兵棋游戏相关技术概述 4

2.1 计算机博弈主要模块介绍 4

2.1.1 棋盘棋子表示 4

2.1.2 着法生成 5

2.1.3 估值 5

2.1.4 搜索技术 6

2.2 机器决策机制 7

2.3 行为树 7

2.4 本章小结 8

第 3 章 兵棋游戏系统总体设计 10

3.1 兵棋系统需求分析 10

3.1.1 小兵棋游戏模型 10

3.1.2 兵棋游戏流程 12

3.1.3 系统基本组成 13

3.2 兵棋游戏基本模块部分 14

3.2.1 棋盘编码 14

3.2.2 棋子编码 15

3.2.3 棋局信息编码 15

3.2.4 着法生成 16

3.2.5 人机交互 17

3.3 兵棋游戏决策系统模型建立与实现 18

3.3.1 局面评估 19

3.3.2 搜索策略 21

3.3.3 AI行为树 24

3.4 本章小结 27

第 4 章 实例和运行结果分析 28

4.1 海战兵棋系统的实现 28

4.2 本章小结 29

第 5 章 总结与展望 30

5.1 本文总结 30

5.2 对未来的展望 30

参考文献 32

致 谢 33

绪论

研究目的及意义

运用人工智能技术的游戏得到了很好的发展，在此类游戏中人工智能扮演着重要角色。对于游戏图形技术，它是游戏中重要组成部分，但随着游戏图形技术日益趋向极致，人们不再满足于绚烂的图像，转而追求游戏内涵，于是游戏的可玩性就成为设计的重要环节，而游戏可玩性就体现在游戏人工智能。因此研究游戏中的人工智能是非常有必要性的。

目前游戏人工智能技术在各类游戏中取得了很大的发展。 在国际象棋，围棋，黑白棋等棋类游戏运用人工智能技术实现决策取得了很大成功，例如今年出名的阿尔法围棋游戏。兵棋作为一种模拟战争的方法，它能够为指挥员进行决策提供依据和分析方法，并提高指挥人员的决策水平。兵棋游戏由兵棋推演发展而来，作为一种商业游戏推广。由于我国兵棋都是严谨式兵棋，只有严格式兵棋才能发展为计算机兵棋，计算机兵棋推演在我国发展较缓慢，兵棋游戏也随之较少。因此运用人工智能技术研究兵棋决策机制和方法成为计算机兵棋游戏的重要一步。

研究背景与现状

兵棋研究背景

兵棋通过对历史的理解，窥探未来。一款兵棋通常包括一幅地图，一套代表军队的硬方块，一套规则。地图按照一定比例模拟真实地图，硬方块代表参加作战的作战单位，规则是限制双方走法的裁决方法。不能任由双方乱走。在模拟地图上，由规则限制，双方轮流走。

中国人在4500年前开始使用石块或木条在地面上对弈研究战争，这是最早兵棋的雏形。。随后普鲁士的宫廷战争顾问冯.莱斯维茨^[1]在1811年发明了现代类型的战棋。它由一幅模拟实际的地图，一套代表军队的方块，一张概率表，一套裁决规则和一个骰子组成。20世纪末，随着计算机技术的发展，使用计算机进行兵棋推演对战争情况进行仿真成为主要方向。计算机兵棋推演需要将棋盘，棋子及规则逐一量化并表示出来。由于我军作战模拟的方式与外军不同，西方计算机兵棋由有着200多年历史积淀的严格式兵棋发展而来，我国只有严谨式兵棋，没有严格式兵棋，因此在电脑兵棋这一块出现了严重空白。因此，计算机兵棋推演在我国还处在起步阶段。同时，随着民间兵棋的推广，很多国家发展出基于兵棋的游戏，很多兵棋游戏仿真度很高，军方也会拿来参考。例如，《战争艺术3》，《朝鲜战争》、《钢铁雄心》，《罗马的和平》等。由于我国计算机兵棋推演研究在初步阶段，因此，兵棋游戏在数量与质量上与国外兵棋游戏相比都存在很大差别。典型的国产兵棋有《MapWar》、《四渡赤水》、《台海风云》以及现在的一些依托一定简单兵棋知识的兵棋小游戏等。

游戏的人工智能研究现状

自从游戏诞生那一刻，游戏人工智能^[2]就伴随它发展的脚步，从古老的游戏Pong(打砖块)到现在的王者荣耀等，游戏人工智能一直是游戏中重要的一部分。由于以前计算机速度及性能等方面受限制，因此，以前计算机游戏题材比较单一，逻辑及玩法比较简单。就算在那个年代，游戏人工智能仍占重要部分，因为游戏逻辑还是有简单游戏人工智能体现出来。随着计算机技术的发展，游戏产业迎来了春天。游戏图形技术作为游戏开发的基础，每年的技术都在随计算机的发展而发展，现在的游戏图形，音效等技术都达到了前所未有的高度。现在各大游戏公司都相继发布了自己的游戏引擎，使得游戏图像，音效等技术开发变得相对简单。游戏的种类也由原来的单一化变得多元化，因此游戏人工智能的研究变得格外重要。国外游戏除了在游戏视觉方面给人带来极大冲击以外，在游戏人工智能方面也突破了固定游戏路线及行为。下面是国外游戏人工智能的一个简介：2001-2006年，Halo 1, 2, 3中，它把出众的第一人称射击游戏和第三人称视角，友军和敌军AI结合，使得它从预售期就受到广泛关注与称赞，因此，底层的“behavior tree”技术在变得流行。2007年，Half-Life 2 Episode Two利用协作式AI技术实现角色交互，深受玩家好评。2009年，Prototype（虐杀原形），主角