Universidade Federal do Ceará
Mestrado e Doutorado em Ciências da Computação

Título: Integração de Homeostase, Aprendizado por Reforço e Emoções no Projeto de Personagens Virtuais Autônomos

Data: 27/11/2024
Horário: 10h00
Local: Online

Resumo:

O desenvolvimento de jogos é um processo que envolve a experimentação de mecânicas e cenários antes que decisões de projeto possam ser efetivamente validadas. O avanço no poder de processamento dos computadores modernos, aliado ao surgimento de algoritmos e abordagens eficientes para a geração automática de conteúdo, ampliou significativamente as possibilidades de criação de mundos virtuais. Embora técnicas robustas, como malhas de navegação (navmesh) e árvores de comportamento (behavior trees), tenham sido desenvolvidas, o design de personagens autônomos ainda depende muito de heurísticas muitas vezes desenvolvidas de forma ad-hoc e com muito comportamento pré-programado. Este trabalho defende que o desenvolvimento de personagens virtuais autônomos pode se beneficiar de paradigmas de modelagem comportamental inspirados em processos biológicos. Este trabalho propõe um modelo bio-inspirado que integra homeostase, aprendizado por reforço e emoções com o objetivo de aprimorar a plausibilidade comportamental dos personagens em três aspectos fundamentais: aumento da variabilidade comportamental, geração de emoções coerentes com as situações vivenciadas e adaptação a mudanças no ambiente, seja sem necessidade de retreinamento ou com retreinamento mínimo. Além disso, a variabilidade comportamental pode ser controlada para criar diferentes perfis de personagens, o que é particularmente útil no balanceamento de jogos eletrônicos. A homeostase é utilizada como base para regular o equilíbrio interno dos personagens, gerando comportamentos complexos a partir de necessidades fisiológicas simuladas. No entanto, por não ser necessário imitar diretamente aspectos fisiológicos de seres biológicos, a homeostase simulada apresenta maior flexibilidade, podendo incluir variáveis não necessariamente relacionadas com o conceito de fisiologia biológica, mas que o agente deve manter em equilíbrio, como a distância mínima e máxima em relação a outros personagens. O aprendizado por reforço permite que os personagens ajustem suas ações com base em experiências prévias e no reforço gerado pela busca de equilíbrio homeostático. Por fim, as emoções modulam a interação entre homeostase e aprendizado, aumentando a explicabilidade dos comportamentos dos personagens, o que facilita a aceitação e compreensão desses comportamentos pelos participantes humanos nos mundos virtuais. Este trabalho demonstra como esses componentes podem ser combinados para a construção de um modelo coerente de personagem virtual autônomo.

Banca examinadora:

• Prof. Dr. Creto Augusto Vidal (MDCC/UFC – Orientador)
• Prof. Dr. Joaquim Bento Cavalcante Neto (MDCC/UFC – Coorientador)
• Prof. Dr. Yuri Lenon Barbosa Nogueira (MDCC/UFC)
• Profª. Drª. Soraia Raupp Musse (PUC-RS)