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漫谈游戏中的人工智能

2024-12-30 00:37 浏览:59

这里我们先扩展下游戏AI开发中的一种比较经典的工作流。策划输出AI配置，直接在游戏内调试效果。如果现有接口不满足需求，就向程序提开发需求，程序加上新接口之后，策划可以在AI配置里面应用新的接口。这个AI配置是个比较广义的概念，既可以像很多从立项之初并没有规划AI模块的游戏那样，逐渐地、自发地形成了一套基于配表做的决策树；也可以是像腾讯的behaviac那样的，用XML文件来描述。XML天生就是描述数据的，腾讯系的组件普遍特别钟爱，tdr这种配表转数据的工具是xml，tapp tcplus什么的配置文件全是XML，倒不是说XML，而是很多问题解决起来并不直观。

配表也好，XML也好，json也好，这种描述数据的形式本身并没有错。配表帮很多团队跨过了从硬编码到数据驱动的开发模式的转变，现在国内小到创业手游团队，大到天谕这种几百人的MMO，策划的工作量除了配关卡就是配表。

但是，配表无法自我进化 http://blog.csdn.net/noslopforever/article/details/20833931 ，配表无法自己描述流程是什么样，而是流程在描述配表是什么样。

针对策划配置AI这个需求，我们希望抽象出来一个中间层，这样，基于这个中间层，开发相应的编辑器也好，直接利用这个中间层来配AI也好，都能够灵活地做到调试AI这个最终需求。如何解决？我们不妨设计一种DSL。

　　Domain-specific Language，领域特定语言，顾名思义，专门为特定领域设计的语言。设计一门DSL远容易于设计一门通用计算语言，我们不用考虑一些特别复杂的特性，不用加一些增加复杂度的模块，不需要care跟领域无关的一些流程。Less is more。

痛点：

　　对于游戏AI来说，需要一种语言可以描述特定类型entity的行为逻辑。
　　而对于程序员来说，只需要提供runtime即可。比如组合结点的类型、表现等等。而具体的行为决策逻辑，由其他层次的协作者来定义。
　　核心需求是做另一种/几种高级语言的目标代码生成，对于当前以及未来几年来说，对C#的支持一定是不能少的，对python/lua等服务端脚本的支持也可以考虑。
　　对语言本身的要求是足够简单易懂，declarative，这样既可以方便上层编辑器的开发，也可以在没编辑器的时候快速上手。

分析需求：

　　因为需要做目标代码生成，而且最主要的目标代码应该是C#这种强类型的，所以需要有简单的类型系统，以及编译期简单的类型检查。可以确保语言的源文件可以最终codegen成不会导致编译出错的C#代码。
　　决定行为树框架好坏的一个比较致命的因素就是对With语义的实现。根据我们之前对With语义的讨论，可以看到，这个With语义的描述其实是天然的可以转化为一个lambda的，所以这门DSL同样需要对lambda进行支持。
　　关于类型系统，需要支持一些内建的复杂类型，目前来看仅需要List，只有在seq、select等结点的构造时会用到。还是由于需要支持lambda的原因，我们需要支持Applicative Type，也就是形如A -> B应该是first class type，而一个lambda也应该是first class function。根据之前对runtime的实现讨论，我们的DSL还需要支持Generic Type，来支持IO<Result>这样的类型，以及List<IO<Result>>这样的类型。对内建primitive类型的支持只要有String、Bool、Int、Float即可。需要支持简单的类型推导，实现hindley-milner的真子集即可，这样至少我们就不需要在声明lambda的时候写的太复杂。
　　需要支持模块化定义，也就是最基本的import语义。这样的话可以方便地模块化构建AI接口，也可以比较方便地定义一些预制件。
- 　模块分为两类：
- 　一类是抽象的声明，只有declare。比如Prelude，seq、select等一些结点的具体实现逻辑一定是在runtime中做的，所以没必要在DSL这个层面填充这类逻辑。具体的代码转换则由一些特设的模块来做。只需要类型检查通过，目标语言的CodeGenerator生成了对应的目标代码，具体的逻辑就在runtime中直接实现了。
- 　一类是具体的定义，只有define。比如定义某个具体的AIXXX中的root结点，或者定义某个通用行为结点。具体的定义就需要对外部模块的define以及declare进行组合。import语义就需要支持从外部模块导入符号。

　　由于原则是简单为主，所以我在语言的设计上主要借鉴的是Scheme。S表达式的好处就是代码本身即数据，也可以是我们需要的AST。同时，由于需要引入简单类型系统，需要混入一些其他语言的描述风格。我在declare类型时的语言风格借鉴了haskell，import语句也借鉴了haskell。

　　具体来说，declare语句可能类似于这样：

　　因为是以Scheme为主要借鉴对象，所以内建的复杂类型实现上本质是一个ADT，当然，有针对list构造专用的语法糖，但是其parse出来拿到的AST中一个list终究还是一个ADT。

　　直接拿例子来说比较直观：

　　可以看到，跟S-Expression没什么太大的区别，可能lambda的声明方式变了下。

　　然后是词法分析和语法分析，这里我选择的是Haskell的ParseC。一些更传统的选择可能是lex+yacc/flex+bison。但是这种两个工具一起混用学习成本就不用说了，也违背了simple is better的初衷。ParseC使用起来就跟PEG是一样的，PEG这种形式，是天然的结合了正则与top-down parser。haskell支持的algebraic data types，天然就是用来定义AST结构的，简单直观。haskell实现的hindly-miner类型系统，又是让你写代码基本编译通过就能直接run出正确结果，从一定程度上弥补了PEG天生不适合调试的缺陷。一个haskell的库就能解决lexical&grammar，实在方便。

　　先是一些AST结构的预定义：

　　我在这里省去了一些跟这篇文章讨论的DSL无关的语言特性，比如Pattern的定义我只保留了VarPat；Value的定义我去掉了ClosureVal，虽然语言本身仍然是支持first class function的。

　　algebraic data type的一个好处就是清晰易懂，定义起来不过区区二十行，但是我们一看就知道之后输出的AST会是什么样。

haskell的ParseC用起来其实跟PEG是没有本质区别的，组合子本身是自底向上描述的，而parser也是通过parse小元素的parser来构建parse大元素的parser。

例如，haskell的ParseC库就有这样几个强大的特性：

提供了char、string，基元的parse单个字符或字符串的parser。
提供了sat，传一个predicate，就可以parse到符合predicate的结果的parser。
提供了try，支持parse过程中的lookahead语义。
提供了chainl、chainr，这样就省的我们在构造parser的时候就无需考虑左递归了。不过这个我也是写完了parser才了解到的，所以基本没用上，更何况对于S-expression来说，需要我来处理左递归的情况还是比较少的。

　　我们可以先根据这些基本的，封装出来一些通用combinator。

　　比如正则规则中的star：

　　比如plus：

　　基于这些，我们可以做组装出来一个parse lambda-exp的parser（p_seperate是对char、plus这些的组装，表示形如a,b,c这样的由特定字符分隔的序列）：

　　有了所有exp的parser，我们就可以组装出来一个通用的exp parser：

　　其中，listplus是一种具有优先级的lookahead：

　　对于parser来说，其输入是源文件其输出是AST。具体来说，其实就是parse出一个Dec数组，拿到AST，供后续的pipeline消费。

我们之前举的AI的例子，parse出来的AST大概是这副模样：

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