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동적 상태 진화 신경망에 기반한 팀 에이전트의 진화
Evolving Team-Agent Based on Dynamic State Evolutionary Artificial Neural Networks 원문보기

멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, v.12 no.2, 2009년, pp.290 - 299  

김향화 (중앙대학교 첨단영상대학원) ,  장동헌 (중앙대학교 첨단영상대학원) ,  김태용 (중앙대학교 첨단영상대학원)

초록
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진화하는 인공신경망은 인공지능분야와 게임 NPC의 지능 설계 분야에서 새롭게 각광을 받고 있다. 하지만 진화하는 인공신경 망을 이용하여 게임 NPC의 지능을 설계할 때 인공신경 망의 구조가 복잡함에 따라 진화와 평가에 필요한 연산량이 크며 또한 적절한 적합도 함수를 설계하지 못하면 지능적인 NPC를 설계할 수 없는 등의 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제들을 해결하고자 동적 상태 진화 인공신경망을 제안한다. 동적 상태 진화 인공신경망은 전통적인 진화하는 인공신경망 알고리즘에 기반하여 진화 과정에서 신경망의 신경세포들 사이의 시냅스를 제거(disabled) 하거나 고정(fixed)시키는 방법을 통하여 진화와 평가과정에 소모되는 연산량을 줄이는 알고리즘이다. 본 논문은 Darwin Platform 을 테스트 베드로 축구게임 NPC의 지능 설계를 통하여 제안하는 방법의 유용성을 검증한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Evolutionary Artificial Neural Networks (EANNs) has been highly effective in Artificial Intelligence (AI) and in training NPCs in video games. When EANNs is applied to design game NPCs' smart AI which can make the game more interesting, there always comes two important problems: the more complex sit...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 설계한다. 또한 각각의 적합도 함수는 모두 한 번의 게임이 끝났거나 혹은 일정한 시간동안 골이 나지 않을 경우 그 게임동안의 NEPlayer가 했던 행동들에 대한 평가의 누적치를 최종 적합도 값으로 매겨주도록 설계를 함으로써 NEPlayer가 골을 넣는데만 집착하지 않고 가능한 다양한 지능적인 행동을 하도록 하려는데 목적을 두었다.
  • 본 논문에서 해결하고자 하는 축구 게임 NPC의 지능설계와 같은 경우는 스스로 학습과정을 통하여 진화를 하게 되는 경우로써 강화학습의 일련의 문제를 해결하는데 적합한 전방향 인공신경망의 진화 구조를 사용하고자 한다. 본 장에서는 전방향 인공신경망의 진화기법을 게임 NK:의 지능설계에 사용한 몇 가지 사례에 대하여 분석한디, .
  • 본 논문에서는 Darwin Platform이 제공하는 홍팀과 청팀 5:5 로 구성된 축구 게임에서의 홍팀의 공격수 2명을 진화하고자 한다. 축구 게임중 청팀은 유한상태 머신으로 프리 프로그래밍 되어 홍팀의 공격수들의 진화를 돕는 역할을 하며 홍팀의 공격수들은 NEPlayer라는 이름을 가지고 제안하는 알고리즘인 동적 상태 진화 인공신경망알고리즘으로 진화를 하게 된다.
  • 본 논문에서는 위에서 서술한 현재 게임 NPC 지능 설계에 존재하는 문제에 기반을 두고 기존의 진화하는 인공신경망에 기반한 동적 상태 진화 인공신경망 (Dynamic State Evolutionary Neural Networks- DSENNs)을 제안하고 이 기법을 경쟁성 축구 팀 게임에 접목 시켜 축구 게임 환경에 적합한 지능성 NPC를 구현 하고자 한다.
  • 존재한다[5].이러한 시냅스 가중치의 진화과정과 평가과정에서의 연산량을 줄이고자 본 논문에서는 진화하는 과정에서 불필요하다고 판단되는 뉴런들 사이의 시냅스의 연결 상태를 변화시키는 방법을 통하여 진화과정과 평가과정에 필요한 연산량을 대폭 줄이는 단계적 시냅스 제거 진화 인공 신경망 알고리즘을 제안한다. 또한 본 장에서는 제안하는 알고리즘으로 진화하는 축구 팀 게 임 NPC를 NEPlayer라 하고 그 신경망 구조와 적합도 함수에 대하여서도 설명한다.
  • 축구 팀 게임 환경에 적합한 NPC의 지능을 설계하기 위하여 본 논문에서는 동적 상태 진화 인공신경망 알고리즘을 제안하였다. 제안한 동적 상태 진화 인공신경망 알고리즘(DSENNs)은 NPC의 진화과정에서의 시냅스의 연결 상태를 동적으로 변화시킴으로써 Full-link 된 인공신경망을 진화 할 때보다 약 1/4 정도의 연산량을 줄여줄 수 있다는 것을 알 수 있었다.
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참고문헌 (15)

  1. Andrew Rolling and Dave Morris., Game Architecture and Design, 2000. 

  2. Kitano, H., 'Designing neural networks using genetic algorithms with graph generation system,' Complex Systems. pp. 4:461-476, 1990. 

  3. Whitley, D., Starkweather, T., and Bogart, C., 'Genetic algorithms and neural networks, Optimizing connections and connectivity,' Parallel Computing, 14, pp. 347-361, 1990. 

  4. Liu, Y., and Yao, X., 'A population-based learning algorithm which learns both architectures and weights of neural networks,' Chinese Journal of Advanced Software Research, 3(1), 1996. 

  5. Yao, X., and Liu, Y, 'Evolving artificial neural networks,' Proceedings of the IEEE, Vol.87, No.9, Sept. 1999. 

  6. Koza, J.R., and Rice, J.P., 'Genetic generalization of both the weights and architecture for a neural network,' International Joint Conference on Neural Networks, pp. 397-404. NY, IEEE, Vol.2, New York, 2000. 

  7. Mat Buckland., AI Techniques for game programming, 2004. 

  8. 임차섭, 김태용, 게임 NPC 지능 개발을 위한 무하분산과 그룹 행동을 지원하는 유연한 플랫폼 구조, 대한전자공학회 논문지, 제43권, 제2호, pp. 106-117, 2006년 3월. 

  9. F. Gomez and R. Miikkulainen., 'Incremental evolution of complex general behavior,' Adaptive Behavior 5, pp. 317-342, 1997. 

  10. Moriarty, D.E., 'Symbiotic Evolution of Neural Networks in Sequential Decision Tasks,' Technical Report AI, 1997, pp. 97257. Austin, 1997. 

  11. Chern Han Yong, Risto Miikkulainen, 'Cooperative Coevolution of Multi-Agent Systems,' Technical Report AI, pp. 01-287. University of Texas at Austin, 2001. 

  12. Stanley, K.O. Bryant, B.D., Miikkulainen, R., 'Real-time neuroevolution in the NERO video game,' IEEE Transactions on Evolutionary Computation, Vol.9, No.6, pp. 653-668, Dec. 2005. 

  13. Hrstka O, Kucerova, 'A Search for optimization method on multidimensional real domains,' Contributions to Mechanics of Materials and Structures. CTU Reports, Vol.4, pp. 

  14. SADE, http://klobouk.fsv.cvut.cz/~ondra/sade/sade.html. 

  15. F. Porkili. Integral histogram, 'A fast way to extract histograms in cartesian spaces,' IEEE Conf. on Computer Vision and Pattern Recognition, 2005. 

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