轉自：http://www.gameres.com/467913.html
人工智能遵循著：感知->思考->行動
決策方法：有限狀態(tài)機（Finite-State Machines）活鹰，分層狀態(tài)機（Hierarchical Finite-State Machines），行為樹（Behavior Trees）澈侠，效用系統（Utility Systems）拴孤，目標導向型行動計劃（Goal-Oriented Action Planners）弊决，分層任務網絡（Hierarchical Task Networks）
1.有限狀態(tài)機
有限狀態(tài)機是目前游戲AI中最常見的行為模型危融。狀態(tài)機的代碼簡單又快速陵刹，使用上強大啃洋、靈活、計算開銷小遍希。
狀態(tài)機的一個好處是可以可視化等曼，如下圖所示：
圖中有四個狀態(tài)：巡邏(patrol)，查看(investigate)凿蒜，攻擊(attack)禁谦，逃走(flee)，我們把實心圓當做初始狀態(tài)废封。
簡要過程：假設NPC士兵正在保衛(wèi)他的陣地州泊，當前狀態(tài)為巡邏，當他聽到什么動靜時就會轉到查看狀態(tài)漂洋，跑到聲音源去查看遥皂，如果看到敵人就轉到攻擊狀態(tài)，如果沒看到過一段時間又會回到巡邏狀態(tài)刽漂。在攻擊狀態(tài)中如果血值低下就會進入逃跑狀態(tài)演训。如果擊敗了敵人，又會回到巡邏狀態(tài)贝咙。
狀態(tài)機狀態(tài)類的一個主要結構如下样悟，onEnter函數就相當于unity中的Start()函數，在類開始時調用庭猩，作為對舊狀態(tài)的過度和新狀態(tài)產生的開始窟她，比如當從巡邏轉向攻擊狀態(tài)時，可以在攻擊狀態(tài)的開始讓NPC大喊“發(fā)現敵人蔼水！進攻震糖！”等等。onUpdate()就相當于unity中的Update(),你可以讓它每幀都執(zhí)行趴腋，或者幾秒鐘執(zhí)行一次吊说，是循環(huán)執(zhí)行的，每次執(zhí)行時間間隔由你來決定优炬。onExit()就是在退出一個狀態(tài)之前要執(zhí)行的疏叨，比如，殺死敵人之后由攻擊狀態(tài)轉向巡邏狀態(tài)之前穿剖，讓NPC做一個歡呼手勢并大叫勝利了。FSMTransition列表為將要轉到的所有可能的狀態(tài)卦溢。
class FSMState
{
virtual void onEnter();
virtual void onUpdate();
virtual void onExit();
list<FSMTransition> transitions;
};
每個狀態(tài)還存儲著FSMTransition的類糊余，代表能從當前狀態(tài)可以轉到的狀態(tài)
class FSMTransition
{
virtual bool isValid();
virtual FSMState* getNextState();
virtual void onTransition();
}```
當轉換條件滿足時isValid()返回true秀又，比如當發(fā)現敵人NPC就從巡邏狀態(tài)轉到攻擊，getNextState()返回將要轉到的狀態(tài)贬芥，onTransition()是狀態(tài)之間轉換的過渡吐辙，和上面說的onEnter()差不多。
最后是有限狀態(tài)機類FiniteStateMachine
class FiniteStateMachine
{
void update();
list<FSMState> states;
FSMState* initialState;
FSMState* activeState;
}
有限狀態(tài)機類包含一個包含所有狀態(tài)的列表states蘸劈，initialState為初始狀態(tài)昏苏，activeState為當前狀態(tài)。
偽代碼如下：
在 activeState.transtitions中循環(huán)調用isValid()威沫，檢測是否符合達到下一狀態(tài)的條件
如果符合轉換條件
調用activeState.on Exit()贤惯，退出當前狀態(tài)
設置activeState 為 validTransition.getNextState()，把當前狀態(tài)賦值為下一狀態(tài)
調用activeState.onEnter()棒掠，下一狀態(tài)的開始
如果不符合轉換條件孵构，調用activeState.onUpdate()，讓NPC執(zhí)行當前狀態(tài)需要做的事
在編寫有限狀態(tài)機的代碼只前最好畫一個上面的草圖烟很，這樣既可以明確轉換關系颈墅，又可以不漏掉該有的狀態(tài)。
###分層有限狀態(tài)機
有限狀態(tài)機雖然好雾袱，但是它有很大的缺點恤筛，當狀態(tài)少的時候可以運用自如，當狀態(tài)多的時候10個以上就已經結構非常復雜芹橡，而且容易出錯毒坛。
如果我們讓NPC巡邏兩個地方，比如安全的室內僻族，和門口粘驰。
如果我們想在一個狀態(tài)上附加一些狀況，例如當NPC在巡邏時述么，讓他接一個電話然后再恢復巡邏蝌数，此時如果使用有限狀態(tài)機的話我們必須要新建一個打電話的狀態(tài)來做過渡，但是此時的巡邏有兩個度秘，所以能接到電話的狀態(tài)也有兩個顶伞，然后加了兩個相同的狀態(tài)，很多這樣的重復的小狀態(tài)使得狀態(tài)機越來越復雜剑梳。如下圖：
這時唆貌，我們可以用分層有限狀態(tài)機來解決這個問題，把多個狀態(tài)機歸為一層垢乙，如下圖锨咙，把巡邏安全處和門口歸為看守建筑，這樣我們只需要有一個打電話狀態(tài)就可以了追逮。
分層有限狀態(tài)機增加了一個滯后酪刀，在有限狀態(tài)機中并沒有粹舵，在一個普通的有限狀態(tài)機中，是從初始狀態(tài)開始的骂倘，在分層有限狀態(tài)機中是一個嵌套的狀態(tài)眼滤。注意上圖有H的圈，代表歷史狀態(tài)（history state）历涝，當我們第一次進入嵌套狀態(tài)->看守建筑時诅需，歷史狀態(tài)H表示為初始狀態(tài)，之后歷史狀態(tài)H表示為最近處在的一個狀態(tài)荧库。
在我們的例子中：初始狀態(tài)就是看守建筑堰塌，，然后進入看到手機按住這個嵌套电爹，巡邏安全處是初始狀態(tài)蔫仙。當從巡邏安全處轉換到巡邏門口這個狀態(tài)時，H歷史狀態(tài)就轉變?yōu)檠策夐T口狀態(tài)丐箩，此時來電話了摇邦，轉換到接電話狀態(tài)，接電話結束屎勘，我們回到嵌套狀態(tài)中的歷史狀態(tài)施籍，此時為巡邏門口，可見H歷史狀態(tài)就是一個臨時的概漱，便于嵌套外的狀態(tài)返回到之前的嵌套內的小狀態(tài)丑慎，以不至于出錯，或者換回了別的狀態(tài)瓤摧，如果接完電話回到巡邏安全處竿裂，那就出大錯了。
分層有限狀態(tài)機照弥，就這樣避免了重復狀態(tài)腻异，可以實現更大的更復雜的狀態(tài)。
實例：
Halo2使用了這一技術这揣，如下圖：
可見：把使用手雷悔常、掩蔽、防御歸為自衛(wèi)给赞，交戰(zhàn)部分使用了多層嵌套机打，但是原理是一樣的，向尸體設計和搜查尸體歸為戰(zhàn)后處理片迅。在撤退和閑置部分只有一個行為被嵌套残邀，但是日后可以繼續(xù)添加行為，可擴展性良好。
至于如何在嵌套的層里對行為進行選擇罐旗，可以就按這個順序執(zhí)行膳汪，也可以加上權重優(yōu)先級，或者你想讓他執(zhí)行哪個通過代碼來控制九秀。
###行為樹
行為樹是樹型結構的，每個節(jié)點都代表了一個行為粘我，每個行為都可以有子行為鼓蜒。
所有行為都有一個先決條件，就是產生的這些行為的條件征字。
整個算法先從樹的根部開始都弹，然后開始檢查每一個先決條件。樹的每一層只可以執(zhí)行一個行為匙姜，所以當一個行為正在執(zhí)行畅厢，它的兄弟節(jié)點都不會被檢查，但是它們的子節(jié)點還是要檢查的氮昧。相反如果一個行為的先決條件當前并不滿足框杜，則跳過判斷它的子節(jié)點，繼續(xù)判斷它的兄弟節(jié)點袖肥。一個樹全部檢查完畢之后咪辱，決定執(zhí)行優(yōu)先級最大的，然后再依次執(zhí)行每個動作椎组。
偽代碼：
使根節(jié)點為當前節(jié)點
當存在當前節(jié)點
判斷當前節(jié)點的先決條件
如果先決條件返回true
把節(jié)點加到執(zhí)行清單
使子節(jié)點為當前節(jié)點
否則
使兄弟節(jié)點為當前節(jié)點
執(zhí)行執(zhí)行清單上的所有行為
不同于狀態(tài)機油狂，行為樹是無狀態(tài)的，不需要記下之前執(zhí)行的行為寸癌，只是判斷行為該不該執(zhí)行专筷。
行為樹的節(jié)點之間是不相關的，刪除或增加節(jié)點蒸苇，對其他節(jié)點都無影響磷蛹。所以，可擴展性也是行為樹的一個優(yōu)勢填渠。另外還可以為決策樹添加靈活性與隨機性弦聂，父節(jié)點可以隨機決定是否檢查子節(jié)點。
缺點：決策樹做的選擇并不一定是最優(yōu)的氛什，結果也不一定是我們想要的莺葫。而且決策每次都要從根部往下判斷選擇行為節(jié)點，比狀態(tài)機要耗費時間枪眉。每次決策都要經過大量的條件判斷語句捺檬，會變得非常慢。
另外還有一個問題贸铜，例如：一個農民要收割作物堡纬，敵人出現了聂受，農民逃跑，逃出了距離敵人的一定范圍之后烤镐，又回去收割作物蛋济，走到敵人的范圍又逃出，這樣來回往復炮叶，是一個弊端碗旅，，可以根據情況來寫代碼避免镜悉，否則會被玩家***的祟辟。
###效用系統
人工智能的邏輯->電腦的邏輯，是基于簡單的bool問題侣肄，比如：“我能看到敵人嗎旧困？”，“我有彈藥嗎”稼锅，是簡單的是或者不是的問題吼具，所以做出的行為通常是極端化的，一個單一的行動缰贝。比如：
if (CanSeeEnemy())
{
AttackEnemy();
}
if (OutOfAmmo())
{
Reload();
}
即時有多條件的行為馍悟，bool判斷帶來的也是一個單一的行動。
if (OutOfAmmo() && CanSeeEnemy())
{
Hide();
}```
所以有些情況剩晴，只是做這些布爾判斷是不合適的锣咒，會遺漏很多情況，判斷也不妥當赞弥。比如：我們可能需要同時考慮與敵人的距離毅整、有多少彈藥、饑餓程度绽左、HP值悼嫉，等等。這些判斷條件能映射出許多動作拼窥，比我們單一的判斷做不做這個動作要好很多戏蔑。utility-based system，基于效用的系統鲁纠，會根據權重总棵、比率、隊列和許多需要考慮的事項來做出最優(yōu)選擇改含，使AI比普通的行為樹更有頭腦情龄。根據上面的例子，使用效用系統我們的AI可以做出我們想要的動作，并根據當前情況做出不同強度的動作骤视，使AI真實鞍爱、更具可能性，也不再是只有一個正確的選擇了专酗。決策樹就是對AI說睹逃，“只是你將要做的一個行為”，效用系統就是對AI說：“這些是你可能要做的行為”
Sims模擬人生的人工智能就是使用的效用系統（sims的人工智能讓我膜拜至今）祷肯，在sims中唯卖，小人結合當前環(huán)境和自身的狀態(tài)，來做出行動的選擇躬柬。例如：小人“非常餓”結合環(huán)境“沒有食物”會比只有“有一點餓”更加吸引人的眼球。如果“有一點餓”小人會以接近“美食”為第一執(zhí)行行為抽减。注意允青，這里的“美食（的美味程度）”、“食物很少（食物儲備程度）”卵沉、“一點餓（餓的程度）”颠锉，都是一個有范圍的數值（常用的是0-1的浮點值）。
當需要選擇新的行為時史汗，我們通過分數（上面說的各種程度）來選擇相對最優(yōu)的選擇琼掠，或者加上一個隨機值再選擇，使得接近優(yōu)選的幾個選擇都有一定幾率（幾率可根據所加隨機值決定）被選中停撞。
目標導向型行動計劃
GOAP來源于STRIPS方法瓷蛙，這兩種都是讓AI創(chuàng)造他們自己的方法去解決問題，我們提供給它一系列可能的動作作為對這個世界的描述戈毒，和每個動作使用的先決條件艰猬，和行動帶來的影響。AI擁有一個初始狀態(tài)和他需要達到的目標埋市。有一組目標冠桃，AI可以通過優(yōu)先級或當前狀態(tài)選擇一個。計劃系統決定一個動作序列來滿足當前目標道宅，計劃出一個像路徑一樣的能最簡單達到目標狀態(tài)的動作序列食听。
GOAP是一個反向鏈接搜索，從要實現的目標開始污茵，找到什么動作能實現目標樱报，在尋找剛才動作的先決條件，一直往前推省咨，知道達到你的當前（初始）狀態(tài)肃弟。這種反向鏈接搜索替代了啟發(fā)式的前向鏈接搜索。
偽代碼：
把目標加到未解決事件列表
對于每個為解決事件（for）
移除這個為解決事件
找到達成事件的動作
如果動作的先決條件已經滿足
增加動作到計劃中
往回推需要達到先決條件的動作到計劃中
否則
添加該先決條件到未解決時間中
例如：我們建立一個NPC士兵，把它的目標設為殺死其他敵人笤受，我們設置它的目標為Target.Dead穷缤。為了讓目標去死，NPC必須要有一個武器用來射擊箩兽，這是一個先決條件津肛，但是現在NPC并沒有正在裝備的武器，NPC就需要執(zhí)行找到武器這個動作汗贫，如果NPC有武器庫身坐，他就會從武器庫中拿一個，如果病沒有武器庫落包，就需要尋路去找一個武器裝備了部蛇。得到武器裝備之后就要找到敵人，實現方式多種多樣咐蝇，徒步尋找涯鲁、或者NPC周圍有車也可以開著車去尋找。我么發(fā)現有序，我們給NPC大量的動作選擇抹腿，讓NPC自己決定該做什么，因而產生動態(tài)不可預知又有趣的行為旭寿，而且表現得很自然警绩，比開發(fā)者創(chuàng)建行為好多了。
分層任務網絡
HTN也是尋找一個計劃來讓AI執(zhí)行盅称，不同之處在于怎樣找出這個計劃肩祥。開始擁有一個初始狀態(tài)和一個跟任務代表我們需要解決的問題。原理是最高級的任務分解成更小的任務再繼續(xù)分解直到我們解決問題微渠。每個高級任務都有很多方式被完成搭幻，當前世界狀態(tài)決定高級任務要分解成哪組小任務。HTN與GOAP相反逞盆，HTN是前向鏈接搜索檀蹋，是從當前狀態(tài)一直推到目標狀態(tài)，向前推直到問題解決云芦。世界狀態(tài)分散成幾種屬性俯逾，它的HP、精力舅逸，敵人的HP桌肴、相距距離，計劃根據這些來制定琉历。
我們有兩種任務：原始任務和復合任務坠七。原始任務是可以只解決問題的任務水醋，也就是可以直接達到目標的任務。在游戲中彪置，它可以為開火拄踪、裝填子彈、移動到掩蔽物拳魁。這些人物可以影響世界狀態(tài)惶桐，開火這個任務需要先有子彈，并執(zhí)行裝填子彈這個任務潘懊。復合任務是高級別的任務姚糊，可以看作方法。一個方法是一組任務可以完成復合任務授舟，這一組任務是由先決條件決定的救恨。復合任務讓HTN推斷出世界并且決定該做什么動作。
使用復合任務释树，我們就能構建一個HTN域忿薇，這個域是一大層任務，代表我們解決問題的方法躏哩。
偽代碼：
增加根復合任務到分解列表中
對于每個在我們分解列表中的任務（for）
移除任務
如果任務是復合任務
找到滿足當前條件狀態(tài)并且能處理該復合任務的方法
如果該方法找到了，增加方法的任務到分解列表中
如果沒找到揉燃，恢復到之前分解任務的狀態(tài)中
如果任務是原始任務
在當前狀態(tài)下執(zhí)行任務
增加任務到最終計劃列表```
HTN就是從最高級的根任務分解更小的任務再分解成更更小扫尺，分解是需要判斷當前狀態(tài)和條件的。當我們終于分解為原始任務炊汤，我們把原始任務加到最終計劃中正驻，每一個原始任務都是一個可操作步驟，我們可以直接執(zhí)行它抢腐。