Um dos desafios da Inteligência Artificial aplicada em jogos é o aprendizado de comportamento, em que o objetivo é utilizar estatísticas obtidas da interação entre jogador e jogo de modo a reconhecer características particulares de um jogador ou monitorar a evolução de seu comportamento no decorrer do tempo. A maior parte dos trabalhos na área emprega modelos previamente aprendidos, por meio da utilização de algoritmos de Aprendizado de Máquina. Entretanto, são poucos os trabalhos que consideram que o comportamento de um jogador pode evoluir no tempo e que, portanto, reconhecer quando essas mudanças ocorrem é o primeiro passo para produzir jogos que se adaptam automaticamente às capacidades do jogador. Para detectar variações comportamentais em um jogador, são necessários algoritmos que processem dados de modo incremental. Esse pré-requisito motiva o estudo de algoritmos para detecção de mudanças da área de Mineração em Fluxos Contínuos de Dados. Entretanto, algumas das características dos algoritmos disponíveis na literatura inviabilizam sua aplicação direta ao problema de detecção de mudança em jogos. Visando contornar essas dificuldades, esta tese propõe duas novas abordagens para detecção de mudanças de comportamento. A primeira abordagem é baseada em um algoritmo incremental de agrupamento e detecção de novidades que é independente do número e formato dos grupos presentes nos dados e que utiliza um mecanismo de janela deslizante para detecção de mudanças de comportamento. A segunda abordagem, por outro lado, é baseada na comparação de janelas de tempo consecutivas utilizando espectrogramas gerados a partir dos dados contidos em cada janela. Os resultados experimentais utilizando simulações e dados de jogos comerciais indicam a aplicabilidade dos algoritmos propostos na tarefa de detecção de mudanças de comportamento de um jogador, assim como mostram sua vantagem em relação a outros algoritmos para detecção de mudança disponíveis na literatura / One of the challenges of Artificial Intelligence applied to games is behavior learning, where the objective is to use statistics derived from the interaction between the player and the game environment in order to recognize particular player characteristics or to monitor the evolution of a players behavior along time. The majority of work developed in this area applies models that were previously learned through the use of Machine Learning techniques. However, only a few pieces of work consider that the players behavior can evolve over time and, therefore, recognizing when behavior changes happen is the first step towards the production of games that adapt to the players needs. In order to detect changes in the behavior of a player, incremental algorithms are necessary, what motivates the study of change detection algorithms from the area of Data Stream Mining. However, some of the characteristics of the algorithms available in the literature make their application to the task of change detection in games unfeasible. To overcome these difficulties, this work proposes two new approaches for change detection. The first approach is based on an incremental clustering and novelty detection algorithm which is independent of the number and format of clusters and uses a mechanism for change detection based on sliding windows. The second approach, on the other hand, is based on the comparison of consecutive time windows using spectrograms created from the data inside each window. Experimental results using simulations and data from commercial games indicate the applicability of the proposed algorithms in the task of detecting a players changing behavior, as well as present their advantage when compared to other change detection algorithms available in the literature

Um dos desafios da Inteligência Artificial aplicada em jogos é o aprendizado de comportamento, em que o objetivo é utilizar estatísticas obtidas da interação entre jogador e jogo de modo a reconhecer características particulares de um jogador ou monitorar a evolução de seu comportamento no decorrer do tempo. A maior parte dos trabalhos na área emprega modelos previamente aprendidos, por meio da utilização de algoritmos de Aprendizado de Máquina. Entretanto, são poucos os trabalhos que consideram que o comportamento de um jogador pode evoluir no tempo e que, portanto, reconhecer quando essas mudanças ocorrem é o primeiro passo para produzir jogos que se adaptam automaticamente às capacidades do jogador. Para detectar variações comportamentais em um jogador, são necessários algoritmos que processem dados de modo incremental. Esse pré-requisito motiva o estudo de algoritmos para detecção de mudanças da área de Mineração em Fluxos Contínuos de Dados. Entretanto, algumas das características dos algoritmos disponíveis na literatura inviabilizam sua aplicação direta ao problema de detecção de mudança em jogos. Visando contornar essas dificuldades, esta tese propõe duas novas abordagens para detecção de mudanças de comportamento. A primeira abordagem é baseada em um algoritmo incremental de agrupamento e detecção de novidades que é independente do número e formato dos grupos presentes nos dados e que utiliza um mecanismo de janela deslizante para detecção de mudanças de comportamento. A segunda abordagem, por outro lado, é baseada na comparação de janelas de tempo consecutivas utilizando espectrogramas gerados a partir dos dados contidos em cada janela. Os resultados experimentais utilizando simulações e dados de jogos comerciais indicam a aplicabilidade dos algoritmos propostos na tarefa de detecção de mudanças de comportamento de um jogador, assim como mostram sua vantagem em relação a outros algoritmos para detecção de mudança disponíveis na literatura / One of the challenges of Artificial Intelligence applied to games is behavior learning, where the objective is to use statistics derived from the interaction between the player and the game environment in order to recognize particular player characteristics or to monitor the evolution of a players behavior along time. The majority of work developed in this area applies models that were previously learned through the use of Machine Learning techniques. However, only a few pieces of work consider that the players behavior can evolve over time and, therefore, recognizing when behavior changes happen is the first step towards the production of games that adapt to the players needs. In order to detect changes in the behavior of a player, incremental algorithms are necessary, what motivates the study of change detection algorithms from the area of Data Stream Mining. However, some of the characteristics of the algorithms available in the literature make their application to the task of change detection in games unfeasible. To overcome these difficulties, this work proposes two new approaches for change detection. The first approach is based on an incremental clustering and novelty detection algorithm which is independent of the number and format of clusters and uses a mechanism for change detection based on sliding windows. The second approach, on the other hand, is based on the comparison of consecutive time windows using spectrograms created from the data inside each window. Experimental results using simulations and data from commercial games indicate the applicability of the proposed algorithms in the task of detecting a players changing behavior, as well as present their advantage when compared to other change detection algorithms available in the literature