Evoluční algoritmy a herní situace

Bc. David Vondráček

Master's thesis

Evolutionary algorithms and game situations

Abstract:

Cílem této diplomové práce je uvést do problematiky evolučních algoritmů a jejich využití v herních situacích. Obsah zahrnuje nástin historie heuristiky a výklad hlavních typů heuristických algoritmů, jako jsou heuristické algoritmy, chamtivé algoritmy, lokální vyhledávací algoritmy a metaheuristické algoritmy. Práce dále zkoumá evoluční a genetické algoritmy s detailním popisem fitness funkce, selekce, křížení a mutace. Genetické programování je rovněž analyzováno a zdůrazňuje se jeho aplikace na příkladu genetického algoritmu. Teorie her je představena s historickým vývojem a dvěma přístupy k evoluční teorii her. Důraz je kladen na evoluční přístup ke hře dáma s hodnocením různých heuristik. Práce rozebírá také možnosti zlepšení her s využitím evolučních algoritmů a umělé inteligence ve hrách.V závěru jsou shrnuty výsledky a prezentováno ukázkové řešení. Práce je uzavřena závěry a doporučeními. V seznamu použité literatury jsou uvedeny relevantní zdroje, které byly využity při tvorbě této práce. Celkově poskytuje tato práce ucelený přehled o aplikaci evolučních algoritmů v herním prostředí a přináší nové poznatky a doporučení pro další výzkum a vývoj herních systémů.

Abstract:

The aim of this master thesis is to introduce evolutionary algorithms and their use in game situations. The content includes an outline of the history of heuristics and an explanation of the main types of heuristic algorithms, such as heuristic algorithms, greedy algorithms, local search algorithms, and metaheuristic algorithms. The work further examines evolutionary and genetic algorithms with a detailed description of the fitness function, selection, crossover, and mutation. Genetic programming is also analyzed, and its application is highlighted using the example of the genetic algorithm. Game theory is introduced with historical development and two approaches to evolutionary game theory. Emphasis is placed on an evolutionary approach to the game of checkers with the evaluation of various heuristics. The work also discusses the possibilities of improving games using evolutionary algorithms and artificial intelligence in games. The results are summarized at the end, and a sample solution is presented. The work is closed with conclusions and recommendations. The list of references includes relevant sources that were used in the creation of this work. Overall, this work provides a comprehensive overview of the application of evolutionary algorithms in the game environment and brings new insights and recommendations for further research and development of game systems.

Keywords

Heuristika, Evoluční algoritmy, Genetické algoritmy, Teorie her

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 8. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 11. 9. 2023
• Supervisor: Ing. Karel Mls, Ph.D.
• Reader: Ing. Martina Husáková, Ph.D.

University of Hradec Králové

Faculty of Informatics and Management

Master programme / field:
Datová věda / Datová věda