Artificial Intelligence Pada Game dan Arsitektur Game Engine

ARTIFICIAL INTELLIGENCE PADA GAME

Artificial Intelligence (AI) atau biasa disebut kecerdasan buatan merupakan kecerdasan yang diciptakan dan dimasukkan ke dalam suatu mesin (komputer) sehingga dapat melakukan pekerjaan seperti yang dapat dilakukan oleh manusia.

Penggunaan AI pada game sendiri terdapat 2 macam yang masing-masing memiliki karakteristik yang berbeda-beda diantaranya adalah seperti dibawah ini:

Decision Making

Decision Making merupakan serangkaian algoritma yang dirancang sedemikian rupa dengan cara memasukkan beberapa kemungkinan langkah yang bisa diambil oleh suatu aplikasi. Decision Making pada game memberikan kemampuan suatu karakter untuk menentukan langkah apa yang akan diambil. Cara kerja dari Decision Making adalah dengan menentukan satu pilihan diantara banyak list yang telah dibuat pada algoritma yang dirancang.

Decision Making sendiri terbagi menjadi 3 bagian yakni :

1.    Decision Tree

Decision Tree atau biasa disebut pohon keputusan merupakan metode klasifikasi dan prediksi yang sangat kuat dan terkenal. Metode pohon keputusan mengubah fakta yang sangat besar menjadi pohon keputusan yang mempresentasikan aturam. Aturannya dapat dengan mudah dipahami dengan bahasa yang alami. Aturan ini juga dapat diekspresikan dalam bentuk bahasa basis data seperti SQL untuk mencari record pada kategori tertentu. Selain itu, pohon keputusan juga berguna untuk mengeksplorasi data, menemukan hubungan tersembunyi antara sejumlah calon variabel input dengan sebuah variabel target. Karena pohon keputusan memadukan antara eksplorasi data dan pemodelan, pohon keputusan ini sangat bagus sebagai langkah awal dalam proses pemodelan bahkan ketika dijadikan sebagai model akhir dari beberapa teknik lain (J R Quinlan, 1993).

2.    State Machine

FSM(Finite State Machines) merupakan sebuah metodologi perancangan sistem kontrol yang menggambarkan tingkah laku atau prinsip kerja sistem dengan menggunakan tiga hal berikut :  State(Keadaan), Event(Kejadian), Action(Aksi)

Pada suatu saat ketika periode waktu yang cukup signifikan, sistem akan berada pada salah state yang aktif. Kemudian sistem dapat beralih atau bertransisi menuju state yang lain jika mendapatkan suatu masukan atau event tertentu, baik yang berasal dari perangkat luar ataupun komponen dalam sistemnya itu sendiri. Transisi keadaan ini biasanya disertai oleh aksi yang dilakukan oleh sistem ketika menanggapi masukan. Aksi yang dilakukan dapat berupa aksi yang sederhana atau bisa melibatkan rangkaian proses yang relative kompleks.

3.    Rule System

Rule Based System merupakan metode pengambilan keputusan yang berdasarkan pada aturan-aturan tertentu yang telah ditetapkan. RBS dapat diterapkan pada agen virtual dalam bentuk kecerdasan buatan sehingga dapat melakukan tindakan tertentu. Tindakan tersebut dipresentasikan oleh set aturan yaitu penyebab, proses dan hasil dari tindakan yang dilakukan.

RBS merupakan sistem yang baik jika menjawab pertanyan mengenai What(Apa), How(Bagaimana), dan Why(Mengapa) dari Rule Base(RB) selama proses inferensia. Jawaban serta penjelasannya dapat disediakan dengan baik.

Path Finding

Metode Path Finding seringkali dijumpai pada game yang bergenre strategi, dimana kita sebagai user menunjuk satu karakter untuk digerakkan ke lokasi tertentu dengan cara mengklik lokasi yang akan dituju. Maka, si karakter tersebut akan bergerak ke arah yang telah ditentukan, dan secara “cerdas” dapat menemukan jaur terpendek ataupun menghindari rintangan yang ada.

Metode pada Path Finding terbagi menjadi 4 bagian yakni:

A.   Waypoints

Merupakan titik acuan/kumpulan koordinat yang digunakan untuk keperluan navigasi. Maksud dari keperluan navigasi disini adalah mengidentifikasi sebuah titik dipeta. Disetiap koordinat biasanya menyertakan longitude, latitude, dan terkadang altitude untuk keperluan navigasi di udara.

B.   A* Searching

Algoritma A* merupakan yang sering digunakan pada game yang menggunakan metode pathfinding. Algoritma ini dipilih karena A* sangat mudah untuk diimplementasikan dan sangat efisien. Dengan menggunakan algoritma A* kita dapat menentukan jalur terpendek. Pada algotitma ini akan menyeleksi dengan cara membuang langkah yang tidak perlu dengan mempertimbangkan bahwa langkah yang dibuang dipastikan tidak mencapai solusi yang diinginkan.

Prinsip dari algoritma ini yaitu dengan cara mencari jalur terpendek dari sebuah simpul awal (Starting Point) menuju ke simpul tujuan dengan memperhatikan harga (F) terkecil. Algoritma A* akan memperhitungkan cost dari current state ke tujuan dengan fungsi heuristic, selain itu algoritma ini juga mempertimbangkan cost yang telah ditempuh selama ini dari initial state ke current state. Jadi maksudnya jika jalan yang telah ditempuh terlalu panjang dan ada jalan lain yang cost nya lebih kecil tetapi memberikan posisi yang sama jika dilihat dari goal, maka jalan yang lebih pendeklah yang akan dipilih.

C.   Dijkstra

Algoritma Dijkstra yang dinamai penemunya yakni seorang ilmuwan komputer, Edsger Dijkstra merupakan sebuah algoritma yang rakus atau biasa dikenal dengan algoritma greedy. Algoritma ini biasa dipakai dalam memecahkan permasalahan jarak terpendek (shortest path problem) untuk sebuah graf berarah (directed graph) dengan bobot-bobot sisi (edge weights) yang bernlai positif.

D.   Tactical Pathfinding

Tactical Pathfinding merupakan algoritma pencarian jalur yang bisa melakukan pencarian jalur terpendek dengan menghitung bobot ancaman. Implementasi algoritma ini dapat memberikan gerakan taktis pada non-player character. Algoritma ini dilakukan berdasarkan algoritma pencarian jalur A* yang ditambah dengan perhitungan bobot.

ARSITEKTUR GAME ENGINE

Game Engine adalah system perangkat lunak yang dirancang untuk menciptakan dan pengembangan video game. Ada banyak mesin permainan yang dirancang untuk bekerja pada konsol permainan video dan sistem operasi desktop seperti Microsoft Windows, Linux, dan Mac OS X. fungsionalitas inti biasanya disediakan oleh mesin permainan mencakup mesin render ( “renderer”) untuk 2D atau 3D grafis, mesin fisika atau tabrakan (dan tanggapan tabrakan), suara, script, animasi, kecerdasan buatan, jaringan, streaming, manajemen memori, threading, dukungan lokalisasi, dan adegan grafik. Proses pengembangan permainan sering dihemat oleh sebagian besar menggunakan kembali mesin permainan yang sama untuk menciptakan permainan yang berbeda.

Engine bukanlah executable program, artinya engine tidak bisa dijalankan sebagai program yang berdiri sendiri. Diperlukan sebuah program utama sebagai entry point atau titik awal jalannya program. Pada C++, entry point-nya adalah fungsi ‘main().’ Biasanya program utama ini relatif pendek. Game engine adalah program yang ‘memotori’ jalannya suatu program game. Kalau game diilustrasikan sebagai ‘musik’ yang keluar dari mp3 player, maka engine adalah ‘mp3 player’ dan program utama adalah ‘data mp3’ yang dimasukkan ke dalam mp3 player tersebut. Dengan adanya engine, waktu, tenaga dan biaya yang dibutuhkan untuk membuat game software menjadi berkurang secara signifikan.

Beberapa game dengan jenis dan gameplay yang hampir sama bisa dibuat dengan sedikit usaha bila terlebih dulu dibuat engine-nya. Setelah engine diselesaikan, programmer hanya perlu menambahkan program utama, memakai resources (objek 3D, musik, efek suara) yang baru, dan, jika benar-benar dibutuhkan, sedikit memodifikasi engine sesuai kebutuhan spesifk dari game yang bersangkutan. Program game engine seluruhnya berorientasi objek. Dia lebih bersifat reaktif daripada prosedural. Sulit untuk menggambarkan engine secara keseluruhan dalam flow-chart, karena alur program bisa diatur sesuai dengan keinginan pemakai engine, yaitu game programmer.

Tujuan Penggunaan Game Engine

Game engine menyediakan seperangkat alat pengembangan visual di samping komponen software digunakan kembali. Alat-alat ini umumnya diberikan dalam suatu lingkungan pengembangan terpadu untuk mengaktifkan disederhanakan, perkembangan pesat dari permainan dengan cara data-driven. Mesin pengembang Game upaya untuk “pra-menciptakan roda” dengan mengembangkan suite perangkat lunak kuat yang mencakup banyak unsur pengembang game mungkin perlu untuk membangun sebuah permainan.

Kebanyakan mesin permainan suite menyediakan fasilitas yang memudahkan pengembangan, seperti grafik, suara, fisika dan fungsi AI. Mesin permainan ini kadang-kadang disebut “middleware” karena, seperti dengan istilah naluri bisnis, mereka menyediakan sebuah platform perangkat lunak yang fleksibel dan dapat digunakan kembali yang menyediakan semua fungsionalitas inti yang dibutuhkan, langsung dari kotak, untuk mengembangkan sebuah aplikasi permainan sambil mengurangi biaya , kompleksitas, dan waktu-ke-pasar-semua faktor penting dalam industri video game yang sangat kompetitif. Gamebryo dan RenderWare adalah seperti program middleware banyak digunakan.

Seperti solusi middleware lainnya, mesin permainan biasanya menyediakan abstraksi platform, yang memungkinkan permainan yang sama untuk dijalankan pada berbagai platform termasuk game konsol dan komputer pribadi dengan sedikit, jika ada, perubahan yang dibuat ke kode sumber permainan. Seringkali, mesin permainan dirancang dengan arsitektur berbasis komponen yang memungkinkan sistem tertentu dalam mesin yang akan diganti atau diperpanjang dengan lebih khusus (dan sering kali lebih mahal) komponen middleware game seperti Havok untuk fisika, Miles Sound System untuk suara, atau Bink untuk Video.

Beberapa mesin permainan seperti RenderWare bahkan dirancang sebagai rangkaian dihubungkan secara longgar komponen middleware permainan yang bisa selektif dikombinasikan untuk membuat mesin khusus, bukan pendekatan yang lebih umum dari memperluas atau menyesuaikan solusi terintegrasi yang fleksibel. Namun diperpanjang tercapai, hal itu tetap menjadi prioritas tinggi dalam mesin game karena berbagai kegunaan yang mereka diterapkan. Meskipun kekhususan nama, mesin permainan yang sering digunakan untuk jenis lain aplikasi interaktif dengan kebutuhan grafis real-time seperti demo pemasaran, visualisasi arsitektur, simulasi pelatihan, dan lingkungan pemodelan.

Beberapa mesin permainan hanya menyediakan 3D real-time rendering kemampuan bukan berbagai fungsi yang dibutuhkan oleh game. Mesin ini mengandalkan pengembang game untuk melaksanakan seluruh fungsi ini atau merakit dari komponen middleware permainan lainnya. Jenis mesin umumnya disebut sebagai “mesin grafis,” “mesin render,” atau “mesin 3D” bukan meliputi lebih istilah “mesin permainan.” Terminologi ini tidak konsisten banyak digunakan sebagai fitur lengkap mesin permainan 3D disebut hanya sebagai “mesin 3D.”

Beberapa contoh mesin grafis adalah: Crystal Space, Genesis3D, Irrlicht, JMonkey Engine, OGRE, RealmForge, Truevision3D, dan Visi Engine. Modern permainan atau mesin grafis umumnya memberikan grafik adegan, yang merupakan representasi berorientasi objek dari dunia permainan 3D yang sering menyederhanakan desain game dan dapat digunakan untuk rendering yang lebih efisien dari dunia maya yang luas.

Tipe Game Engine

Game engine biasanya datang dengan berbagai macam jenis dan ditujukan untuk berbagai kemampuan pemrograman. Ada 3 tipe game engine yang ada saat ini, diantaranya :

·         Roll – your – own – Game Engine.Banyak perusahaan game kecil seperti publisher indie biasanya menggunakan engine-nya sendiri. Mereka menggunakan API seperti XNA, DirectX atau OpenGL untuk membuat game engine mereka sendiri. Di sisi lain, mereka kadang menggunakan library komersil atau yang open source. Terkadang mereka juga membuat semuanya mulai dari nol.Biasanya game engine tipe ini lebih disukai karena selain kemungkinan besar diberikan secara gratis, juga memperbolehkan mereka (para developer) lebih fleksibel dalam mengintegrasikan komponen yang diinginkan untuk dibentuk sebagai game engine mereka sendiri. Kelemahannya banyak engine yang dibuat dengan cara semacam ini malah menyerang balik developernya. Tower Games Studio membutuhkan satu tahun penuh untuk menyempurnakan game engine-nya, hanya untuk ditulis ulang semuanya dalam beberapa hari sebelum penggunaannya karena adanya bug kecil yang sangat mengganggu.

·         Mostly-ready game engines.Engine ini biasanya sudah menyediakan semuanya begitu diberikan pada developer/programer. Semuanya termasuk contoh GUI, physiscs, libraries model, texture dan lain-lain. Banyak dari mereka yang sudah benar-benar matang, sehingga dapat langsung digunakan untuk scripting sejak hari pertama. Game engine semacam ini memiliki beberapa batasan, terutama jika dibandingkan dengan game engine sebelumnya yang benar-benar terbuka lebar.Hal ini ditujukan agar tidak terjadi banyak error yang mungkin terjadi setelah sebuah game yang menggunakan engine ini dirilis dan masih memungkinkan game engine-nya tersebut untuk mengoptimalkan kinerja game-nya. Contoh tipe game engine seperti ini adalah Unreal Engine, Source Engine, id Tech Engine dan sebagainya yang sudah sangat optimal dibandingkan jika harus membuat dari awal. Dengan hal ini dapat menyingkat menghemat waktu dan biaya dari para developer game.

·         Point – and – click Engine.Engine ini merupakan engine yang sangat dibatasi, tapi dibuat dengan sangat user friendly. Anda bahkan bisa mulai membuat game sendiri menggunakan engine seperti GameMaker, Torque Game Builder dan Unity3D. Dengan sedikit memanfaatkan coding, kamu sudah bisa merilis game point-and-click yang kamu banget. Kekurangannya terletak pada terbatasnya jenis interaksi yang bisa dilakukan dan biasanya hal ini mencakup semuanya, mulai dari grafis hingga tata suara.Tapi bukan berarti game engine jenis ini tidak berguna, bagi developer cerdas dan memiliki kreativitas tinggi, game engine seperti ini bisa dirubah menjadi sebuah game menyenangkan, seperti Flow. Game engine ini memang ditujukan bagi developer yang ingin menyingkat waktu pemrogramman dan merilis game-game mereka secepatnya.

Beberapa Contoh Game Engine Open Source :

1.       3D Game Studio

2.        Delta 3D

3.       Unreal Engine

4.       Panda 3D

5.       Torque

6.       Quake Engine