儿时游戏“红色警戒”之“AI警戒”

一、红色警戒里“警戒”命令背后的算法原理是什么

在《红色警戒》系列即时战略游戏中，“警戒”命令背后的算法原理相对简单但又实用，其核心目标是让单位能够自动检测并反击一定范围内的敌方单位。虽然具体的实现细节未公开，但可以推测其基本逻辑如下：

 

1. **区域监控**：

   - 游戏引擎为每个设置了“警戒”状态的单位设定一个检测半径。

   - 单位会持续不断地扫描周围环境，在该范围内寻找敌对单位。

 

2. **单位检测**：

   - 当敌方单位进入该警戒范围时，游戏AI会通过碰撞检测或者视觉（射线）检测来识别敌军单位。

   - 检测不仅限于地面单位，也包括空中和水中的单位（根据不同单位的侦测能力）。

 

3. **优先级与行为决策**：

   - 警戒单位根据游戏内部预设的优先级系统判断应攻击哪个目标。通常这会考虑目标的威胁程度、距离以及单位自身的攻击偏好等因素。

   - 如果多个敌方单位同时进入警戒范围，单位会按照一定的优先级顺序发起攻击。

 

4. **行动执行**：

   - 一旦确定了目标，单位会自动调整朝向并开始攻击直至目标被消灭或超出攻击范围。

   - 在没有可攻击目标时，单位会继续保持警戒状态，不会自行移动。

 

5. **反馈机制**：

   - 单位在执行警戒任务时也会受到伤害、弹药限制等因素的影响，并且这些因素会被实时计算到AI的行为决策中。

 

尽管上述描述是一种理想化的简化模型，真实的游戏AI可能会更为复杂，涉及更多的变量和优化策略以确保游戏性平衡和单位行为的真实感。不过对于玩家而言，直观体验就是设置警戒后单位能自主防御指定区域。

 此图片来源于网络

 

二、自动“警戒”背后涉及了哪些算法

“警戒”命令背后的算法在即时战略游戏中可能涉及以下几种类型的算法：

 

1. **碰撞检测**：

   - 碰撞检测是确定单位是否进入警戒范围的基础，通常采用包围盒、射线检测或者网格划分等方法来快速判断两个或多个对象是否相交。

 

2. **领域感知**：

   - 游戏AI通过给每个单位设定一个视野范围或探测半径，在这个范围内持续进行空间扫描，以检测潜在的敌方单位。这可能涉及到基于圆形、扇形或其他形状区域的覆盖算法。

 

3. **目标选择算法**：

   - 当多个敌人进入警戒范围时，需要一种目标选择算法来决定优先攻击哪个目标。这种算法可以基于威胁等级（比如单位攻击力、生命值、重要性等）、距离、数量等因素综合评分。

 

4. **路径规划和转向算法**：

   - 即使是警戒状态下的单位，也需要调整自己的方向以便正确面对并攻击目标。这就需要用到路径规划算法来找到最佳的转向角度，并确保单位能够尽快对目标发起有效攻击。

 

5. **状态机和行为树**：

   - 单位的行为通常由状态机或行为树控制，警戒状态是一个预定义的状态，当触发该状态时，会启动一系列相关动作序列，如保持位置、搜索目标、攻击目标等。

 

6. **实时决策系统**：

   - AI单元必须具备实时更新和决策的能力，根据战场变化动态调整其警戒策略，包括但不限于重新分配目标、响应紧急情况以及资源管理（如弹药量）。

 

7. **优化算法**：

   - 为了保证游戏运行效率，游戏引擎会使用各种优化技术减少不必要的计算，例如仅对警戒范围内发生显著变化的部分进行更新。

 

综上所述，“警戒”命令背后集合了多种基础算法和高级AI设计，共同构建了一个既能满足玩家操作需求又能体现智能作战效果的游戏内机制。

 

三、敌方进攻可能涉及哪些算法

在《红色警戒》系列游戏中，敌方AI的进攻策略和行为涉及多种算法的综合运用。虽然具体的内部实现细节不为公众所知，但可以推测其主要基于以下几种类型的算法：

 

1. **路径规划**：
   - 敌方单位从基地出发到攻击玩家基地或目标点时，需要通过A*搜索或其他路径寻找算法找到最优或近似最优的路径。

 

2. **目标选择**：
   - AI会选择最具威胁的目标进行优先打击，这可能涉及到价值评估算法，考虑目标的价值（如建筑重要性、部队战斗力等）、距离以及当前战场态势等因素。

 

3. **兵力分配与集结**：
   - 在发起大规模进攻前，AI会根据资源状况、生产能力和单位类型，使用资源配置算法来决定如何合理分配不同类型的兵种，并且可能还会采取集结点算法来组织多个单位协同行动。

 

4. **反应与适应**：
   - 当受到玩家反击或战场情况变化时，AI应具备一定的动态调整能力，使用状态机或者更复杂的决策树结构来改变战术策略，比如调遣增援、分散攻击或重新集中火力。

 

5. **攻防平衡**：
   - 敌方AI还需要兼顾进攻和防守，采用防御布阵算法来保护关键区域，同时确保有足够的兵力持续对玩家施加压力。

 

6. **时间管理**：
   - AI在游戏中要处理好建造、升级、采集资源和发起进攻的时间节奏，利用调度算法以最优化的方式推进游戏进程。

 

7. **学习与随机性**：
   - 高级AI系统可能还包含有限的学习机制，根据玩家的行为模式做出相应的对策；另外，加入一定的随机性可以使AI表现更加多样化和不可预测。

 

总之，《红色警戒》这类即时战略游戏中的AI设计是一个复杂的过程，旨在提供具有挑战性的单人战役体验，而上述算法仅是构建这些智能行为的基础工具和技术框架的一部分。

 

四、小结

《红色警戒》系列游戏对AI算法在游戏开发中的应用具有一定的影响力，尤其是在即时战略（RTS）类游戏中。以下是红色警戒系列中AI设计对于该领域的影响：

1. **战术决策**：
   - 红色警戒系列的AI对手能够进行基本的资源管理、单位生产，并根据预设的战术策略进行攻击或防御。这些AI需要做出实时的战术决策，如何时建造特定建筑、生产哪些单位以及如何有效分配战斗资源。

2. **动态难度调整**：
   - 游戏中的AI会根据玩家的表现动态调整其行为和强度，例如在《红色警戒3》中，凶残电脑AI的采矿量远超玩家，给玩家提供更具挑战性的游戏体验。

3. **路径规划与寻路算法**：
   - AI控制下的单位需要通过合理的路径规划算法来寻找目标并避开障碍物，这对优化游戏中的导航系统有着重要意义。

4. **行为树与状态机**：
   - 高级一点的RTS游戏AI通常基于行为树或状态机来构建更复杂的决策模型，允许AI模拟不同类型的战术行为和响应场景变化。

5. **机器学习应用**：
   - 虽然早期的红色警戒系列可能并未直接采用现代机器学习技术，但随着AI技术的发展，未来的游戏可能会利用强化学习等方法训练AI以实现更智能的自适应行为。

6. **策略学习与模仿**：
   - 在一些高级的或者社区Mod中，AI可以被设计为学习玩家的策略并尝试模仿或对抗，这对于提高游戏AI的真实性和耐玩度有积极作用。

总之，《红色警戒》系列的AI设计不断推动着RTS游戏AI复杂度和智能化的发展，为后续游戏提供了很多基础技术和设计理念上的参考。同时，它也激发了玩家和开发者对游戏AI性能提升的关注和探索。