Rule-based AI 설계

이 글은 하이텔 게임 제작 동호회에 올렸던 글입니다. 게임의 인공지능을 설계하고자 하는 분들에게 도움이 되었으면 합니다.

글의 순서

1. 개요.

  프로세서나 3차원 가속 카드 등 하드웨어의 발전으로 지난 몇년간 게임 개발에서 가장 중요한 이슈였던 3D 그래픽 문제가 해답을 거의 찾았습니다. 알고리즘은 이미 거의 다 개발되었고, 요즘 들어 하드웨어가 받쳐주기 시작하니 이제 CPU 가 딴 일을 처리할 여유를 가지게 된 것입니다.

...이제 이슈는 인공지능이 아닐까요.

  화려한 그래픽과 사운드를 자랑하는 수많은 게임들 사이에서 인기를 독차지하는 게임이 되려면, 인공지능에 좀 더 시간을 투자해야 할 것입니다. 요즘 이 게시판에 인공지능 관련 글들이 많이 올라오기에, 평소 공부했던 것을 정리해 보고자 합니다.
물론 "학문적인 인공지능" 이 아니라, "게임 인공지능" 에 대한 글입니다. 학문적인 인공지능의 목표가 인간 이성의 연구 또는 컴퓨터 활용 영역의 확대라면, 게임 인공지능의 목표는 "적과 NPC를 실감나게 만들자" 입니다. 따라서 실제 인공지능학에서 다루지 않는 (또는 하찮게 여기는) 개념이나 기법이라도 목표에 맞으면 얼마든지 쓸 수 있는거죠.

 Rule-base AI(영어 타이핑하기가 귀챦군요..룰 베이스드 인공지능이라고 하지요)

  룰 베이스드 인공지능은 인공지능 초창기의 전문가 시스템과 일맥상통합니다.  여러가지 상황에 따른 행동 규칙을 만들어놓고 거기에 따라 캐릭터의 행동을 결정하는 거지요. 다만 If-then-else 시스템의 노가다를 좀 더 효율적으로 처리할 수 있도록 하는 겁니다.

룰 베이스드를 도식화 하면 다음과 같습니다.

  입력 - 룰 적용 엔진 - 출력

  여기서 입력은 예를 들면 상대 캐릭터와의 거리, 자신의 HP, 맵타일 번호 등등입니다. 출력은 이동, 공격 등 캐릭터의 동작이 되겠지요.  게임 엔진에서 입력치들을 넘겨주면 룰을 찾아서 출력을 하고, 그 출력을 다시 게임 엔진에 넘겨주 면 게임 엔진은 그래픽이나 점수 등등을 처리하는거죠. 결국 룰 베이스드 인공지능 설계의 핵심은 룰 데이터베이스와 해석 엔진을 만드는 것입니다.

  룰 적용 엔진은 뭐 수십 수백줄의 If-then-else 로 만들 수도 있고, 테이블로 만 들 수도 있습니다. 신경망을 넣으면 룰 베이스드 차원을 넘는 학습형 인공지능이 될 수도 있구요. 테이블 방식이 노력에 비해 효과가 좋고 디버깅도 쉽습니다. 테이블을 실행 파일이 아닌 다른 파일로 만들어 두면 인공지능을 손본때마다 다시 컴파일 안해도 되지요. 다음 예는 적 캐릭터의 인공지능을 다루는 것은 아니지만, 감을 잡기 좋을 것 같아서 제시해 보겠습니다. 플레이어의 움직임 처리 테이블입니다. 입력은 상태 번호와 키보드 코드, 캐릭터 주변의 맵 타일 번호이며 출력은 상태번호입니다. 상태 번호를 게임 엔진에 넘겨주면 실제적인 위치 변화, 그래픽 처리 등을 합니다.
  (테이블 해석 방법: 예를 들어 서있는 상태 (1번 상태) 에서 점프키를 누른 상황이라면 현재 상태가 1번줄, 점프키는 3번 칸이므로 (1,3) 의 수치인 3이 선택되 는 방식입니다. 이정도의 간단한 엔진이라면 그냥 배열 첨자 처리만으로 끝나는 문제지요.)

*키보드 관련 테이블

      (현재 상태)        (키입력 없음) (화살표키) (점프키)
      상태1(서있음)          1            2         3
      상태2(걷기)            1            2         3
      상태3(위로점프)        4            3         3
      상태4(떨어짐)          4            4         4

    *주변상황 관련 테이블 

    (현재 상태)       (바닥)   (천장)   (벽)    (없음) 
상태1(서있음)       1        1       1        4 
상태2(걷기)         2        2       1        4 
상태3(위로점프)     3        4       3        3 
상태4(떨어짐)       1        4       4        4

  어떻습니까? 동작에 관련된 조건문 없이도 주인공의 이동과 점프를 처리할 수 있겠지요! 주인공이 상태2(걷기)에 있을때 점프키를 누르면 점프를 시작하되, 두번째 테이블에 의해 천장에 닿으면 떨어지게 (상태4) 됩니다. 떨어지는 도중 바닥을
만나면 상태1이 되어서 서있게 되는 거지요. 천장을 뚫고 점프가 가능하게 하려면 실행 파일을 다시 컴파일 할 필요없이, 두번째 표의 (2,3) 칸 수치를 3으로 바꾸면 됩니다.

  룰 베이스드 엔진이 꼭 이런 형식이라는 이야기가 아닙니다. 감만 잡을 수 있으면 되는 겁니다....

  좀 더 공부해 보실 분은 finite state machine 또는 finite state automata 관련 글을 인터넷에서 뒤져 보세요. 물론 Rule-based 란 단어로 검색을 해도 여러가지 글들이 나올 것입니다.

  다음 글에서는 룰베이스드 인공지능 설계 과정을 단계별로 알아보겠습니다....

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