Diseño evolutivo interactivo de mundos de ficción para videojuegos

Abstract

El objetivo de esta tesis fin de máster es la creación de un nuevo algoritmo evolutivo que genere niveles de videojuegos, y que pueda ser usado como base de un sistema de diseño asistido. Se introduce una nueva representación de niveles de videojuegos basada en grafos. Con esta técnica se pretende representar la estructura del nivel, los contenidos del mismo, y los objetivos que el jugador debe completar en su interior. Para ello se realiza una división del nivel de juego en dos niveles de abstracción. El primero define una representación abstracta, utilizando un solo grafo, que especifica la estructura básica y los objetivos a completar. El segundo utiliza un conjunto de grafos para representar cada una de las zonas en que se divide la estructura básica anterior. La representación diseñada se codifica mediante gramáticas libres de contexto. Se presenta un sistema capaz de generar dichas gramáticas en función de los parámetros de diseño impuestos por el desarrollador. De este modo, pueden aplicarse restricciones basadas en el diseño al espacio de búsqueda de niveles de juego. Los individuos generados de este modo se utilizan en un algoritmo evolutivo basado en técnicas de programación genética guiadas por gramáticas. Asimismo se presentan diversas funciones de evaluación novedosas para los grafos de alto y bajo nivel de abstracción. Se pretende que estas funciones no solo sean adecuadas para un único tipo de nivel o video-juego, sino para un amplio abanico de ellos. Este sistema de evaluación se presenta como extensible, de manera que el diseñador puede introducir métodos de evaluación adicionales que orienten la búsqueda hacia el tipo de soluciones buscadas. La combinación de representación de niveles, codificación mediante gramáticas y funciones de evaluación se utiliza como base en la implementación de un sistema de diseño asistido de niveles. Este sistema proporciona ayuda al desarrollador durante el proceso de diseño, presentando prototipos de nivel producidos en función de los parámetros introducidos, sugiriendo cambios a los niveles actuales, y presentando métricas calculadas mediante las funciones de evaluación.---ABSTRACT---The goal of this master’s thesis is the creation of a new evolutionary algorithm that generates video-game levels, that can be used as a basis for an assisted design system. A new video-game level representation is introduced, based on graphs. This method is meant to represent the structure of the level, its contents, and the objectives that the player has to fulfil inside. To this purpose, the video-game level is divided into two abstraction layers. The first one defines an abstract representation, using only one graph, and specifying the basic structure of the level and the objectives to complete inside. The second one uses a set of graphs to represent each of the zones that form the previous basic structure. The defined representation is codified by context-free grammars. A system capable of designing grammars according to the design parameters introduced by the developer is presented. This system allows the application of restrictions to the search space of video-game levels, based on the design. The individuals that are generated in this way are used in an evolutive algorithm based on grammar-guided genetic programming methods. A series of new evaluation functions for the graphs of high and low abstraction level are presented too. This functions are intended to not only be suitable for a single kind of level or video-game, but for a wide variety of them. This evaluation system is presented as extensible, allowing the designer to introduce new evaluation methods that steer the search towards the desired type of solution. The combination of level representation, grammar-based representation and evaluation functions is presented as the basis of the implementation of an assisted design system for video-game levels. This system will provide assistance to the developer during the design process, presenting level prototypes that follow the desired parameters, suggesting changes to current levels and displaying metrics calculated with the evaluation functions