Evolving‌ ‌artificial‌ ‌neural‌ ‌networks‌‌ ‌to‌ ‌imitate‌ ‌human‌ ‌behaviour‌‌ ‌in‌ ‌Shinobi‌ ‌III‌ ‌:‌ ‌return‌ ‌of‌ ‌the‌ ‌Ninja‌ ‌master‌

Abstract

Notre société est de plus en plus friande d’outils informatiques. Ce phénomène s’est particulièrement accru lors de cette dernière décennie suite, entre autres, à l’émergence d’un nouveau paradigme d’Intelligence Artificielle. Plus précisément, le couplage de deux techniques algorithmiques, les Réseaux de Neurones Profonds et la Descente de Gradient Stochastique, propulsé par une force de calcul exponentiellement croissante, est devenu et continue de devenir un atout majeur dans de nombreuses nouvelles technologies. Néanmoins, alors que le progrès suit son cours, certains se demandent toujours si d’autres méthodes pourraient similairement, voire davantage, bénéficier de ces diverses avancées matérielles. Afin de pousser cette étude, nous nous attelons dans ce mémoire aux Algorithmes Évolutionnaires et leur application aux Réseaux de Neurones Dynamiques, deux techniques dotées d’un grand nombre de propriétés avantageuses n’ayant toutefois pas trouvé leur place au sein de l’Intelligence Artificielle contemporaine. Nous trouvons qu’en élaborant de nouvelles méthodes tout en exploitant une forte puissance informatique, il nous devient alors possible de développer des agents à haute performance sur des bases de référence ainsi que d’autres agents se comportant de façon très similaire à des sujets humains sur le jeu vidéo Shinobi III : Return of The Ninja Master, cas typique de tâches complexes que seule l’optimisation par gradient était capable d’aborder jusqu’alors.Our society is increasingly fond of computational tools. This phenomenon has greatly increased over the past decade following, among other factors, the emergence of a new Artificial Intelligence paradigm. Specifically, the coupling of two algorithmic techniques, Deep Neural Networks and Stochastic Gradient Descent, thrusted by an exponentially increasing computing capacity, has and is continuing to become a major asset in many modern technologies. However, as progress takes its course, some still wonder whether other methods could similarly or even more greatly benefit from these various hardware advances. In order to further this study, we delve in this thesis into Evolutionary Algorithms and their application to Dynamic Neural Networks, two techniques which despite enjoying many advantageous properties have yet to find their niche in contemporary Artificial Intelligence. We find that by elaborating new methods while exploiting strong computational resources, it becomes possible to develop strongly performing agents on a variety of benchmarks but also some other agents behaving very similarly to human subjects on the video game Shinobi III : Return of The Ninja Master, typical complex tasks previously out of reach for non-gradient-based optimization