Recent years have seen multiple machine-learning research projects concerning agents in video games. Yet, there is a disjoint between this academic research and the video game industry, evidenced by the fact that game developers still hesitate to use neural networks (NN) due to lack of clarity and control. Particularly for denizens, which are agents that take specific roles and have highly specialized purposes. Many denizens share features that could be exploited to reduce the hardship of training different types of denizens. A Cooperative Modular Neural Network (CMNN) seeks to provide more clarity and control than a monolithic neural network (Mono-NN) by breaking down the problem into specialist modules that exploit common denizen features and fuse them via a main network. The objective is to compare the CMNN and the Mono-NN in technical performance, and to compare the player satisfaction of playing against the two approaches in the same video game, Star Fetchers. The game was chosen because it belongs to the established genre of two-dimensional platforming games, providing a simple context. All NNs were implemented using the library TorchSharp. The approaches were compared on frame time, memory usage, and training time. A User Study of 58 participants' opinions regarding engagement and denizen movement was conducted and the results were analyzed for any statistical significance. The CMNN approach was shown to perform worse in frame time and memory usage. However, through parallelization of the modules, and by sharing modules between CMNNs, the gap can be bridged slightly. The training time was shown to be worse for the CMNN compared to the Mono-NN. Backward propagation, however, was faster for the CMNN, counterbalancing the time lost during forward propagation at shorter episode lengths. The CMNN also produces a minimum viable denizen in fewer epochs, significantly reducing the real-time spent training the denizen. The results of the User Study was inconclusive due to statistical insignificance. The CMNN is a viable competitor to Mono-NNs, at least in some aspects. Training is still costly in terms of time and effort and the complexity concerning hyperparameters and intelligent choice of reward function remains. However, the modules provide out-of-the-box networks that can be reused. More work within the area of cooperative modular methods is needed before the video game industry has any reason to make the change over from other time-proven methods. / De senaste åren har flera maskininlärningsforskningsprojekt om agenter i datorspel genomförts. Trots detta finns en klyfta mellan denna akademiska forskning och datorspelsindustrin. Detta tydliggörs av det faktum att spelutvecklare fortfarande tvekar att använda neurala nätverk på grund av bristande klarhet och kontroll. Detta gäller särskilt "invånare", agenter som har specifika roller och specialiserade syften. Många invånare delar egenskaper som skulle kunna utnyttjas för att minska svårigheten med att träna olika typer av invånare. Ett Kooperativt Modulärt Neuralt Nätverk (CMNN) strävar efter att ge mer klarhet och kontroll än ett monolitiskt neuralt nätverk (Mono-NN) genom att bryta ned problemet i specialiserade moduler som utnyttjar gemensamma egenskaper hos invånare och förenar dem via ett huvudnätverk. Syftet är att jämföra ett CMNN och ett Mono-NN i teknisk prestanda, och att jämföra användarupplevelsen då användaren spelar mot de två metoderna i samma datorspel, Star Fetchers. Spelet valdes då det tillhör den väletablerade genren av två-dimensionella plattformsspel, vilket ger en simpel kontext för arbetet. Båda neurala nätverken implementerades med biblioteket TorchSharp. Nätverken jämfördes med avseende på tid per bild, minnesanvändning och träningstid. En användarstudie samlade åsikter från 58 deltagare angående spelarens engagemang och invånarnas rörelse, vilket analyserades för eventuella statistiska signifikanser. CMNN presterade sämre med tanke på tid per bild och minnesanvändning. Dock, genom parallellisering och delning av moduler mellan flera CMNN, kan klyftan mellan dem minskas. Träningstiden visade sig vara sämre för CMNN jämfört med Mono-NN. Bakåtpropagering var dock snabbare med CMNN, vilket kompenserar för den tid som förloras under framåtpropagering vid kortare episodlängder. CMNN producerar också en acceptabel invånare på färre epoker, vilket markant minskar den verkliga tiden som spenderas på att träna invånare. Resultaten från användarstudien var inte övertygande på grund av brist på statistisk signifikans. CMNN är ett bra alternativ till Mono-NN, åtminstone med tanke på vissa aspekter. Träningen är fortfarande resurskrävande i form av tid och ansträngning och komplexiteten kring hyperparametrar och intelligent val av belöningsfunktion består. Modulerna tillhandahåller dock färdiga nätverk som kan återanvändas. Det krävs i framtiden mer arbete inom kooperativa och modulära metoder innan datorspelsindustrin har någon anledning att byta över från andra, beprövade metoder.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:bth-25444 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Högstedt, Emil, Ødegård, Ove |
| Publisher | Blekinge Tekniska Högskola, Fakulteten för datavetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0029 seconds