AI利用GAN创造永远打不完,破不了关的《超级玛利欧》游戏关卡

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《超级玛利欧兄弟》的重度玩家们,可能已经发现了,这并不是原本32关里面的。不过,如果你以为这是《超级玛利欧创作家》的杰作,那你就猜错了这是AI利用GAN弄出来的!利用GAN产生红白机游戏画面,并不是新鲜事,不过,这一次是可以无限延长的那种

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花样还不少:

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只需用4个颜色通道表示对象

在游戏中,关卡数据以压缩格式存储,通常,每个对像用两个字节来描述位置和类型。

一个字节指定16x16网格中的xy坐标;第二个字节指定对象的类型。比如在第一关的场景中,仅用了12个字节来描述:

07 81 | 47 24 | 57 00 | 63 01 | 77 01 | C9 71

作者为了将关卡编码为16x16的图像,分别设置了4个独立颜色通道:

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例如,第一关的截图,就可以表示成这样:

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这样的编码方式,既能够涵盖足够多的对象,又不至于太过复杂。

并且,根据关卡中对象的排列方式进行分组,有利于模型进行学习并重现。比如,实心砖用于布置楼梯、砖块则通常水平放置。

此外,将所有对象组织成一个合理的方案,减少产生网络失误对输出结果的负面影响。

比如用硬币代替砖块,影响非常小;而如果用管道或库巴来代替,就会出现问题。

开发者还找出了游戏的一些特点:

管道可以连接地面或一排浮动块; 方块通常用来构建各种尺寸的楼梯; 砖块和问题块,大多排在第3位和第7位; 其他角色一般会分成两三组。

接下来,作者使用TensorFlow作为后端,利用Keras来构建模型,并进行训练。

产生器透过输入的一组特征矢量,来产生新的样本图像;鉴别器则区分是训练集中的真实图像,还是产生器伪造的。

随着遍历训练集的次数增加,产生效果也逐渐改善:

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最终输出的结果,是这样的:

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嗯,效果真的很不错~

想永不通关?用cGAN

现在,只需把一张张「截图」连接起来,你就会得到:

半个库巴、半个管道,以及半个玛利欧……

怎么才能无缝拼接,得到连贯的关卡呢?

这就需要利用「有条件的GAN」,把前一个场景作为后一个场景的边界条件。

就像这样:

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可以看出,场景的左侧部分,是以第一行图像作为边界条件产生的。

具体来说,首先要在之前的基础上,向产生器输入一组16×4的图像,作为上一个场景的边界部分。

网络架构是这样的:

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产生器在输入条件的限制下,产生16x16的图像,然后,把它们与16×4的输入图像进行拼接,再用拼接后的图像来训练鉴别器。

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利用16×4图像的不断叠代,最终就能拼接成连续的场景,例如,经过40次叠代的结果:

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「不想通关综合症」有救了!

开发者表示,虽然效果不是特别完美,但是已经具备了趣味性和可玩性~

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是不是和那个「能玩一辈子的游戏」—— 《超级玛利欧创作家》有点像?它同样主打关卡制造,不过是玩家来手动设计。

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▲ 超级玛利欧创作家2

在发布关卡之前,作者必须通关一次,于是有些人就加入隐蔽的「作者通道」,偷个懒直达终点。不少高手都曾被这游戏难倒,当然如果玩家发现隐蔽通道,就能「偷鸡」通关~这样「有趣又有毒」的关卡,不知道AI能否构建出来呢?

· 资料来源:Using a Generative Adversarial Network to author playable Super Mario Bros. levels

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