Enseñar agentes inteligentes através de problemas de juego

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i1.1793

Palabras clave:

Aprendizaje Basado en Problemas; Agentes Inteligentes; Juegos; Estrategias de Búsqueda; Algoritmos Genéticos; Redes Neuronales Artificiales.

Resumen

La enseñanza de agentes inteligentes, presentada en este estudio, se realizó a través del método de Aprendizaje Basado en Problemas. Pac-Man fue seleccionado como estudio de caso. El proceso de aprendizaje constructivo se llevó a cabo a través de tres etapas, a saber: (i) la implementación de agentes básicos, con el único propósito de completar la ruta en el mapa; (ii) la implementación de agentes reales, considerando la existencia de fantasmas; y, finalmente, (iii) la implementación de agentes de aprendizaje inteligente. Como parte del proceso de construcción de conocimiento, cada nuevo agente propuesto por el estudiante fue creado para resolver problemas encontrados en el análisis de desempeño de agentes anteriores. En la primera etapa de desarrollo, se observó una mejora del rendimiento del 33.45% del Agente 1 al Agente 6. En la segunda etapa, considerando el juego real, el Agente 8 mostró un aumento del rendimiento del 20.49% en comparación con el Agente 7 En la tercera etapa, se utilizaron redes neuronales artificiales y algoritmos genéticos, lo que nos permitió crear un agente capaz de aprender y completar el mapa solo. Por lo tanto, fue posible demostrar que las técnicas seleccionadas fueron eficientes para mejorar el nivel de inteligencia de los agentes propuestos para el juego en cuestión. Además, el uso de este método de enseñanza resultó en una mayor participación del estudiante en la disciplina de Inteligencia Artificial, favoreciendo su dominio en las técnicas de construcción inteligente de agentes, y contribuyendo a su interés en esta área de estudio.

Biografía del autor/a

Gustavo Augusto Silva, Vixteam Consultoria & Sistemas

Bacharel em Engenharia da Computação pela Universidade Federal do Espírito Santo. Atualmente trabalha com desenvolvimento na Vixteam Consultoria & Sistemas, Brasil.

Luis Otavio Rigo Júnior, Universidade Federal do Espírito Santo

Possui doutorado em Engenharia de Sistemas e Computação pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (2011). Atualmente é professor adjunto do Departamento de Computação e Eletrônica (DCEL), UFES. Atua na área de Aprendizado de Máquina, desenvolvendo soluções para problemas em energia e saúde.

Citas

Arzt, S. (2016). Deep learning cars [Site]. Acesso em 20 de maio, em https://arztsamuel.github.io/ en/projects/unity/deepCars/deepCars.html

Barone, D. A. C. & Silveira, S. R. (1998). Jogos educativos computadorizados utilizando a abordagem de algoritmos genéticos. Congresso da Rede Iberoamericana de Informática na Educação, Brasília, DF, Brasil.

Bastos, R. & Jaques, P. (2010). Antares, um sistema web de consulta de rotas de ônibus como serviço público. Revista Brasileira de Computação Aplicada, 2(1), 41–56.

Catarina, A. S. & Bach, S. L. (2003). Estudo do efeito dos parâmetros genéticos sobre a solução otimizada e sobre o tempo de convergência em algoritmos genéticos com codificações binária e real. Acta Scientiarum. Technology, 25(2), 147–152.

Costa, N. M. S. & Netto, J. F. M. (2009). Desenvolvimento de um jogo educacional multiusuário usando bluetooth. Relatório de Iniciação Científica do Programa PIBIC 2008–2009, Universidade Federal do Amazonas, UFAM, Brasil.

Cormen, T. H.; Leiserson, C. E.; Rivest, R. L. & Stein, C. (2009). Introduction to Algorithms (3rd ed). Cambridge, Massachusetts: The MIT Press.

Crocomo, M. K (2008). Um algoritmo evolutivo para aprendizado on-line em jogos eletrônicos. (Dissertação de mestrado). Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação – ICMC-USP, São Carlos, SP, Brasil.

Darwin, C. (1859). On the Origin of Species by Means of Natural Selection. Murray, London.

Deza, M. M. & Deza, E. (2016). Encyclopedia of Distances (4th ed.). Springer-Verlag.

Ficheman, I. K.; Assis, G. A.; Corrêa, A. G. D.; Netto, M. L. & Lopes, R. D. (2006). Educatrans: um jogo para educação no trânsito. Brazilian Symposium on Computers in Education (Simpósio Brasileiro de Informática na Educação – SBIE), 19–21, UNB/UCB, Brasília, DF, Brasil, XVII SBIE.

Gallagher, M. & Rayan, A. (2003). Learning to play pac-man: An evolutionary, ruse-based approach. The 2003 Congress on Evolutionary Computation, CEC, Camberra, ACT, Australia. doi:10.1109/CEC.2003.1299397

Goldberg, D. E. (1989). Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning. MA: Addison-Wesley Reading.

Grando, A. & Tarouco, L. M. R. (2008). O uso de jogos educacionais do tipo rpg na educação. CINTED-UFRGS, Revista Novas Tecnologias na Educação, vol. 6, n. 1. doi: https://doi.org/10.22456/1679-1916.14403

Haykin, S. S. (2001). Redes Neurais - Princípios e Prática (2nd ed.). Bookman.

Marquardt, D. W. (1963). An algorithm for least-squares estimation of non-linear parameters. Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics, 11(2), 431–441. doi:10.1137/0111030

Mitchell, M. (1996). An Introduction to Genetic Algorithms. Cambridge. MA: The MIT Press.

Mitchell, T. (1997). Machine Learning. McGraw Hill Higher Education.

Oliveira, F. F.; Piteri, M. A. & Menequette, M. (2014). Desenvolvimento de uma plataforma de software para a modelagem digital de terrenos baseada em tin. Boletim de Ciências Geodésicas, Revista UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 20(1), 117-131. doi: 10.1590/S1982-21702014000100008

Patel, A. (2018). Pathfinding for tower defense cars [Site]. Acesso em 01 de novembro, em www.redblobgames.com/pathfinding/tower-defense/.

Pinheiro, E.; Kubo, C. C. ; Rangel, M. S. ; Arcari, T. A. & Dias, C. G. (2009). Navegação autônoma de um agente inteligente: Um estudo comparativo usando lógica fuzzy e algoritmo de busca a*. Exacta, São Paulo, SP, Brasil, 7(1), 87–98. doi: 10.5585/exacta.v7i1.1531

Rigo Jr., L. O. (2005). Evolução de autômatos celulares para a previsão de séries temporais correlacionadas. (Dissertação de mestrado). Programa de Engenharia de Sistemas e Computação / COPPE - UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.

Ribeiro, L. M. P. (2008). Otimização e dimensionamento de treliças panas de madeira empregando o método dos algoritmos genéticos. (Dissertação de mestrado). Programa de Engenharia Civil, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, Brasil.

Rumelhart, D. E.; Hinton, G. E. & Williams, R. J. (1986). Learning representations by back-propagating errors. Nature, 323(6088), 533–536.

Russell, S. J. & Norvig, P. (2009). Artificial intelligence: a modern approach (3rd ed.). Pearson.

Seidel, I. (2015). Inteligência artificial com dinossauro da google [Video]. Acesso em 20 de maio, em https://www.youtube.com/watch?v=P7XHzqZjXQs&t=71s

Silva, A. B. D.; Bispo, A. C. K. A.; Rodriguez, D. G. & Vasquez, F. I. F. (2018). Problem-based learning: A proposal for structuring pbl and its implications for learning among students in an undergraduate management degree program. REGE Revista de Gestão, 25(2), 160–177. doi: 10.1108/REGE-03-2018-030

Publicado

01/01/2020

Cómo citar

SILVA, G. A.; RIGO JÚNIOR, L. O. Enseñar agentes inteligentes através de problemas de juego. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 1, p. e129911793, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i1.1793. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/1793. Acesso em: 17 jul. 2024.

Número

Sección

Ciencias Exactas y de la Tierra