Розробка стратегічної гри з елементами штучного інтелекту на Python

Abstract

Об’єктом дослідження є процес створення стратегічних комп’ютерних ігор із використанням технологій штучного інтелекту. Предмет дослідження – методи та засоби реалізації штучного інтелекту в стратегічних іграх з використанням мови програмування Python. Метою кваліфікаційної бакалаврської роботи є розробка прототипу стратегічної комп’ютерної гри із вбудованими елементами штучного інтелекту на основі мови програмування Python, що забезпечує моделювання динамічної взаємодії між гравцем і віртуальним супротивником, а також аналіз ефективності відповідних алгоритмів і технологічних рішень. Завданнями роботи є: - проаналізувати теоретичні засади, етапи еволюції, специфіку проєктування стратегічних ігор, а також визначити роль штучного інтелекту в їх реалізації; - дослідити сучасні алгоритмічні підходи до моделювання поведінки віртуальних агентів у стратегічних іграх, зокрема алгоритми A*, Minimax, FSM тощо; - розглянути можливості мови програмування Python для розробки ігрових застосунків зі структурованою архітектурою, елементами геймплею, графіки та штучного інтелекту; - оцінити перспективи розвитку стратегічних ігор із ШІ, реалізованих засобами Python, з урахуванням актуальних трендів, ефективності технологій та напрямів їх подальшого вдосконалення. Актуальність дослідження. Індустрія комп’ютерних ігор демонструє стабільну тенденцію до зростання, при цьому важливу роль відіграє впровадження адаптивних систем, заснованих на штучному інтелекті. Використання Python як мови програмування з широким спектром інструментів для реалізації інтелектуальних агентів відкриває нові можливості для створення інноваційних ігрових рішень. У цьому контексті дослідження, присвячене створенню стратегічної гри з ШІ, є своєчасним і практично значущим. За результатами дослідження: створено функціональний прототип стратегічної гри з базовими елементами інтелектуальної поведінки супротивника. Практична новизна роботи полягає у розробленні підходу до створення стратегічної гри з використанням модульної архітектури та типових алгоритмів штучного інтелекту (на прикладі Python), що може бути застосований як у навчальному процесі, так і для демонстраційних або експериментальних цілей. Одержані результати можуть бути використані як навчально-методичний матеріал у курсах з програмування, розробки ігор та штучного інтелекту.The object of the research is the process of creating strategic computer games using artificial intelligence technologies. The subject of the research is methods and means of implementing artificial intelligence in strategic games using the Python programming language. The purpose of the qualification bachelor's thesis is to develop a prototype of a strategic computer game with built-in elements of artificial intelligence based on the Python programming language, which provides modeling of dynamic interaction between the player and the virtual opponent, as well as analysis of the effectiveness of relevant algorithms and technological solutions. The tasks of the qualification bachelor's thesis are: - to analyze the theoretical foundations, stages of evolution, specifics of designing strategic games, and also to determine the role of artificial intelligence in their implementation; - to investigate modern algorithmic approaches to modeling the behavior of virtual agents in strategy games, in particular the A*, Minimax, FSM algorithms, etc; - to consider the capabilities of the Python programming language for developing game applications with structured architecture, gameplay elements, graphics and artificial intelligence; - to assess the prospects for the development of strategic games with AI implemented using Python, taking into account current trends, the effectiveness of technologies and areas for their further improvement. Relevance of the study. The computer game industry demonstrates a stable growth trend, with the implementation of adaptive systems based on artificial intelligence playing an important role. Using Python as a programming language with a wide range of tools for implementing intelligent agents opens up new opportunities for creating innovative game solutions. In this context, the study devoted to creating a strategic game with AI is timely and practically significant. According to the results of the study: a functional prototype of a strategic game with basic elements of the opponent's intellectual behavior was created. The practical novelty of the work lies in the development of an approach to creating a strategic game using modular architecture and typical artificial intelligence algorithms (using Python as an example), which can be applied both in the educational process and for demonstration or experimental purposes. The results obtained can be used as educational and methodological material in courses on programming, game development and artificial intelligence.