Penelitian dalam AI menyangkut pembuatan mesin untuk mengotomatisasikan tugas-tugas yang membutuhkan perilaku cerdas. Termasuk contohnya adalah pengendalian, perencanaan dan penjadwalan, kemampuan untuk menjawab diagnosa dan pertanyaan pelanggan, serta pengenalan tulisan tangan, suara dan wajah. Hal-hal seperti itu telah menjadi disiplin ilmu tersendiri, yang memusatkan perhatian pada penyediaan solusi masalah kehidupan yang nyata. Sistem AI sekarang ini sering digunakan dalam bidang ekonomi, obat-obatan, teknik dan militer, seperti yang telah dibangun dalam beberapa aplikasi perangkat lunak komputer rumah danvideo game.
Sedangkan arti dari kecerdasan buatan,menurut para ahli :
H.A Simon (1987):
“kecerdasan buatan merupakan kawasan penelitian, aplikasi dan instruksi yang terkait dengan pemrograman computer untuk melakukan sesuatu hal yang dalam pandangan manusia adalah cerdas.”
Rich and Knight (1991):
“Sebuah studi tentang bagaimana membuat komputer melakukan hal-hal yang pada saat ini dapat dilakukan dengan lebih baik oleh manusia.”
Encyclopedia Britannica:
“merupakan cabang dari ilmu computer yang dalam merepresentasi pengetahuan lebih banyak menggunakan bentuk symbol-simbol dari bilangan, dan memproses informasi berdasarkan metode heuristic atau berdasarkan sejumlah aturan”
Tujuan dari kecerdasan buatan menurut Winston dan Prendergast (1984):
1. Membuat mesin menjadi lebih pintar (tujuan utama)
2. Memahami apa itu kecerdasan (tujuan ilmiah)
3. Membuat mesin menjadi lebih bermanfaat (tujuan entrepreneurial)
Didefinisikan sebagai kecerdasan yang ditunjukan oleh suatu entitas buatan. Sistem seperti ini umumnya dianggap computer. Kecerdasan diciptakan dan dimasukkan dalam suatu mesin atau computer agar dapat melakukan pekerjaan seperti yang dapat dilakukan manusia. Beberapa bidang yang menggunakan kecerdasan buatan anatara lain system pakar, permaianan computer, fuzzy logic, jaringan syaraf tiruan dan robotika.
Pengertian Game
Game adalah permainan komputer yang dibuat dengan teknik dan metode animasi. Permainan game merupakan bidang AI yang sangat populer berupa permainan antara manusia melawan mesin yang mempunyai intelektual untuk berpikir. Komputer dapat bereaksi dan menjawab tindakan-tindakan yang diberikan oleh lawan mainnya.
Salah satu komputer yang ditanamkan AI untuk game bernama Deep Blue. Deep Blue adalah sebuah komputer catur buatan IBM pertama yang memenangkan sebuah permainan catur melawan seorang juara dunia (Garry Kasparov) dalam waktu standar sebuah turnamen catur. Kemenangan pertamanya (dalam pertandingan atau babak pertama) terjadi pada 10 Februari 1996, dan merupakan permainan yang sangat terkenal.
Kini telah banyak berkembang game AI yang semakin menarik, interaktif, dan dengan grafis yang sangat bagus. Ditambah dengan kemajuan teknologi jaringan komputer yang semakin cepat, sudah banyak terdapat game-game AI yang berbasiskan online. Tidak sedikit orang yang tertarik dengan game saat ini. Mereka memainkan game untuk mengisi kekosongan waktu mereka atau pun melatih skill mereka dalam berpikir.
Terdapat beberapa tipe dalam game,antara lain
o Informasi lengkap = suatu game dimana permain mengetahui semua langkah yang mungkin terjadi dari dirinya sendiri dan dari lawan dan hasil akhir dari permainan. Contoh game : catur dan tic tac toe
o Informasi tak lengkap : game dimana pemain tidak tahu semua kemungkinan langkah lawan. Contoh game : Kartu Poker dan Brigde karena semua kartu tidak diketahui oleh para pemain.
Sejarah Artificial Intelligence dalam Game
Pada tahun 1769, dataran Eropa dikejutkan dengan suatu permainan catur yang dapat menjawab langkah-langkah permainan catur yang belum ditentukan terlebih dahulu. Mesin ini disebut dengan Maelzel Chess Automation dan dibuat oleh Wolfgang Von Kempelan (1734-1804) dari Hungaria. Akan tetapi mesin ini akhirnya terbakar pada tahun 1854 di Philadelphia Amerika Serikat.banyak orang tidak percaya akan kemampuan mesin tersebut. Dan seorang penulis dari Amerika Serikat, Edgar Allan Poe (1809-1849) menulis sanggahan terhadap mesin tersebut, dia dan kawan-kawannya ternyata benar, bahwa mesin tersebut adalah tipuan, dan kenyataannya bukanlah aoutomation, tetapi merupakan konstruksi yang sangat baik yang dikontrol oleh seorang pemain catur handal yang bersembunyi di dalamnya.
Usaha untuk membuat konstruksi mesin permainan terus dilanjutkan pada tahun 1914, dan mesin yang pertama kali didemonstrasikan adalah mesin permainan catur. Penemu mesin ini adalah Leonardo Torres Y Quevedo, direktur dari Laboratorio de Automatica di Madrid, Spanyol. Beberapa tahun kemudian, ide permainan catur dikembangkan dan diterapkan di komputer oleh Arthur L. Samuel dari IBM dan dikembangkan lebih lanjut oleh Claude Shannon.
Artificial Intelligence dalam Game
Salah satu unsur yang berperan penting dalam sebuah game adalah kecerdasan buatan. Dengan kecerdasan buatan, elemen-elemen dalam game dapat berperilaku sealami mungkin layaknya manusia.
Game AI adalah aplikasi untuk memodelkan karakter yang terlibat dalam permainan baik sebagai lawan, ataupun karakter pendukung yang merupakan bagian dari permainan tetapi tidak ikut bermain (NPC = Non Playable Character). Peranan kecerdasan buatan dalam hal interaksi pemain dengan permainan adalah pada penggunaan interaksi yang bersifat alami yaitu yang biasa digunakan menusia untuk berinteraksi dengan sesama manusia. Contoh media interaksi ialah:
- Penglihatan (vision)
- Suara (voice), ucapan (speech)
- Gerakan anggota badan ( gesture)
Untuk pembentukan Artificial Intelligence pada game ternyata digunakan pula algoritma, yaitu jenis pohon n-ary untuk suatu struktur. Implementasi pohon (tree) ini biasa disebut game tree. Berdasarkan game tree inilah sebuah game disusun algoritma kecerdasan buatannya. Artificial intellegence yang disematkan dalam sebuah game yang membentuk analisis game tree biasanya merepresentasikan kondisi atau posisi permainan dari game sebagai suatu node, dan merepresentasikan langkah yang mungkin dilakukan sebagai sisi berarah yang menghubungkan node kondisi tersebut ke anak (child) sebagaimana representasi suatu pohon (tree).
Namun, biasanya representasi langsung tersebut mempunyai kelemahan, yaitu representasi data pohon akan menjadi sangat lebar dan banyak. Mungkin bagi sebuah mesin komputer mampu melakukan kalkulasi sebanyak apapun masalah, namun game tree yang lebar dan besar memberikan beberapa masalah, antara lain konsumsi proses memori, kapasitas penyimpanan yang cukup besar dan kinerja yang kurang pada konsol game berspesifikasi rendah. Karena itu dibentuklah beberapa algoritma dan penyederhanaan bagi sebuah game tree.
Pada salah satu contoh game klasik, yaitu tic tac toe, penyederhanaan dapat dilakukan dengan berbagai metode. Salah satu diantaranya adalah minimax. Metode ini berhasil diterapkan dan memberikan nilai reduksi yang cukup signifikan. Dan tidak hanya bisa digunakan secara monoton, minimax juga bisa digunakan untuk game-game yang lebih rumit seperti catur, tentunya dengan algoritma dan representasi berbeda.
Minimax yang merupakan salah satu metode penerapan (implementasi) pohon n-ary pada suatu game, menandakan bahwa implementasi struktur (pohon khusunya) sangatlah diperlukan pada pembuatan dan penerapan Artificial Intelligence, dan tidak menutup kemungkinan ilmu dan metode baru yang lebih canggih akan ditemukan di masa depan.
Beberapa karakteristik dan batasan game untuk game playing :
Dimainkan oleh 2 ( dua ) pemain: manusia dan komputer. Para pemain saling bergantian melangkah.
- Perfect Information Game : Kedua pemain sama-sama memiliki akses pada informasi yang lengkap tentang keadaan permainan, sehingga tidak ada informasi yang tertutup bagi lawan mainnya.
- No Determined by Chances : Tidak melibatkan faktor probabilitas, misalnya dengan menggunakan dadu.
- No Phsychological Factors : Tidak melibatkan faktor psikologi, seperti “gertakan” (misalnya Poker)
- No Oversight Errors Smart Opponen : Lawan diasumsikan pintar juga, jadi jangan mengharap lawan khilaf, sehingga terjadi salah langkah.
Beberapa contoh permainan yang biasa digunakan sebagai contoh kasus Game Playintyle = Last One Loses n-coins Grundy’s Game
- Slide-5
- Tic-Tac-Toe
- Checkers
- Go
- Nim
- Othello
- Chess
Mode Game AI
A. Pathfinding
Metode pathfinding paling mudah ditemui pada game-game bertipe strategi dimana kita menunjuk satu tokoh untuk digerakkan ke lokasi tertentu dengan mengklik lokasi yang hendak dituju. Si tokoh akan segera bergerak ke arah yang ditentukan, dan secara “cerdas” dapat menemukan jalur terpendek ataupun menghindari dari rintangan-rintangan yang ada. Salah satu algoritma pathfindin yang cukup umum dan yang paling banyak digunakan utnuk mencari jarak terpendek secara efisien adalah algoritma A* (baca: A star). Secara umum, algoritma A* adalah mendefinisikan area pencarian menjadi sekumpulan node-node (tiles). Titik awal dan titik akhir ditentukan terlebih dulu untuk mulai penelusuran pada tiap-tiap node yang memungkinkan untuk ditelusuri. Dari sini, akan diperoleh skor yang menunjukkan besarnya biaya untuk menempuh jalur yang ditemukan, ditambah dengan nilai heuristik yang merupakan nilai biaya estimasi dari node yang ada menuju tujuan akhir. Iterasi akan dilakukan hingga akhirnya mencapai target yang dituju.
B. Jaringan saraf tiruan (neural network)
Neural network cukup baik ketika diterapkan pada kasus-kasus yang sifatnya non-linier atau mengambil keputusan yang tidak dapat dilakukan dengan metode tradisional. Penerapannya seringkali pada game-game yang memerlukan kemampuan adaptif atau belajar dari pengalaman. Sebagai contoh, jika suatau ketika terjadi pertempuran antar player dengan unit komputer, dan unit komputer mengalami kekalahan, maka pada kesempatan lain yang serupa, komputer akan memilih untuk tidak bertempur. Semakin banyak pengalaman yang dialami komputer, maka komputer menjadi semakin cerdas. Prinsip dasar dari jaringan saraf tiruan ini adalah perbaikan bobot secara terus menerus agar output yang dihasilkan menjadi semakin akurat (semakin cerdas).
C. Algoritma Genetis (genetic algorithm)
Algoritma genetis sedikit banyak dipengaruhi oleh teori evolusi yang dicetuskan Darwin, yaitu bahwa spesies akan terus menerus beradaptasi dengan lingkungannya dan ciri khasnya yang terletak pada kromosom, akan diturunkan pada generasi berikutnya. Generasi turunan ini menerima gabungan kromosom dari kedua induknya, yang disebut dengan crossover. Pada algoritma genetis, akan diterapkan langkah ranking fitness untuk melakukan seleksi terhadap langkah ranking fitness untuk melakukan seleksi terhadap generasi turunan yang terbaik. Pada game berbasis algorima genetis, turunan terbaik inilah yang dilibatkan ke dalam game, dimana akan digunakan oleh komputer untuk merespons perubahan-perubahan tingkah laku user.
D. Algoritma, Struktur Data dan Representasi
1. Decision tree
Decision Tree adalah salah satu metode klasifikasi yang paling populer karena mudah untuk diinterpretasi oleh manusia. Decision tree adalah model prediksi menggunakan struktur pohon atau struktur berhirarki. Konsep dari decision tree adalah mengubah data menjadi pohon keputusan dan aturan-aturan keputusan. Manfaat utama dari penggunaan decision tree adalah kemampuannya untuk mem-break down proses pengambilan keputusan yang kompleks menjadi lebih simpel sehingga pengambil keputusan akan lebih menginterpretasikan solusi dari permasalahan.
ü Kelebihan
- Daerah pengambilan keputusan yang sbelumnya kompleks dan sangat global, dapat diubah menjadi lebih simpel dan spesifik.
- Eliminasi perhitungan-perhitungan yang tidak diperlukan, karena ketika menggunakan metode decision tree maka sample diuji hanya berdasarkan criteria atau kelas tertentu.
- Fleksibel untuk memilih features dari internal nodes yang berbeda, feature yang terpilih akan membedakan suatu criteria dibandingkan criteria yang lain dalam node yang sama. Kefleksibelan metode decision tree ini meningkatkan kualitas keputusan yang dihasilkan jika dibandingkan ketika menggunakan metode penghitungan satu tahap yang lebih konvensional.
- Dalam analisis multivariat, dengan kriteria dan kelas yang jumlahnya sangat banyak, seorang penguji biasanya perlu untuk mengestimasikan baik itu distribusi dimensi tinggi ataupun parameter tertentu dari distribusi kelas tersebut. Metode decision tree dapat menghindari munculnya permasalahan ini dengan menggunakan criteria yang jumlahnya lebih sedikit pada setiap node internal tanpa banyak mengurangi kualitas keputusan yang dihasilkan.
ü Kekurangan
- Terjadi overlap terutama ketika kelas-kelas dan criteria yang digunakan jumlahnya sangat banyak. Hal tersebut juga dapat menyebabkan meningkatnya waktu pengambilan keputusan dan jumlah memory yang diperlukan.
- Pengakumulasian jumlah error dari setiap level dalam sebuah pohon keputusan yang besar.
- Kesulitan dalam mendesain decision tree yang optimal. Hasil kualitas keputusan yang didapatkan dari metode decision tree sangat tergantung pada bagaimana pohon tersebut didesain.
2. Finite State Machines (FSM)
FSM adalah sebuah metodologi perancangan sistem kontrol yang menggambarkan tingkah laku atau prinsip kerja sistem dengan menggunakan tiga hal berikut: State (Keadaan), Event (kejadian) dan Action (aksi). Pada satu saat dalam periode waktu yang cukup signifikan, sistem akan berada pada salah satu state yang aktif. Sistem dapat beralih atau bertransisi menuju state lain jika mendapatkan masukan atau event tertentu, baik yang berasal dari perangkat luar atau komponen dalam sistemnya itu sendiri (misal interupsi timer). Transisi keadaan ini umumnya juga disertai oleh aksi yang dilakukan oleh sistem ketika menanggapi masukan yang terjadi. Aksi yang dilakukan tersebut dapat berupa aksi yang sederhana atau melibatkan rangkaian proses yang relative kompleks. Berdasarkan sifatnya, metode FSM ini sangat cocok digunakan sebagai basis perancangan perangkat lunak pengendalian yang bersifat reaktif dan real time. Salah satu keuntungan nyata penggunaan FSM adalah kemampuannya dalam mendekomposisi aplikasi yang relative besar dengan hanya menggunakan sejumlah kecil item state. Selain untuk bidang kontrol, Penggunaan metode ini pada kenyataannya juga umum digunakan sebagai basis untuk perancangan protokol-protokol komunikasi, perancangan perangkat lunak game, aplikasi WEB dan sebagainya.
Finite State Machine(FSM) ini memiliki kelebihan dan kekurangan,antara lain :
§ Kelebihan
- Implementasinya mudah dan cepat
- Memudahkan proses debugging. Karena telah dipecah menjadi kepingan yang lebih kecil, proses debugging kalau terjadi behavoiur yang tidak semestinya, menjadi lebih mudah
- Proses komputasi yg minimal, karena sejatinya FSM hanyalah conditional statement yang dikemas dalam bentuk yang lebih elegan.
- Fleksibel, dapat dikombinasikan dengan teknik AI lain misalnya fuzzy logic dan neural network.
§ Kekurangan
- Behaviour dari agen mudah diprediksi, karena tidak ada searching dan atau learning di dalam agen tersebut
- Karena mudah diimplementasi, kadang programmer langsung tembak di eksekusi tanpa melakukan desain FSM terlbih dahulu. Biasanya akan terjadi FSM yang terfragmentasi
- Timbul apa yang dinamakan dengan State Oscillation yaitu ketika batasan antara dua buah state terlalu tipis
3. Sistem berbasis aturan (Rule Based System)
adalah suatu program komputer yang memproses informasi yang terdapat di dalam working memory dengan sekumpulan aturan yang terdapat di dalam basis pengetahuan menggunakan mesin inferensi untuk menghasilkan informasi baru.
Sebuah Rule-Based System dapat dibentuk dengan menggunakan sebuah assertions set, yang secara kolektif membentuk working memory, dan sebuah rule set yang menentukan aksi pada assertions set. RBS secara relatif adalah model sederhana yang bisa diadaptasi ke banyak masalah. Namun, jika ada terlalu banyak peraturan, pemeliharaan sistem akan rumit dan terdapat banyak failure dalam kerjanya.
§ Kelebihan
- Availability-bertambah, intelligent tutor, intelligent dB, danger-reduced, performance
- multiple expertise, reability-bertambah, explanation steady, unemotional and complete respons
§ Kekurangan
- Jika terlalu banyak aturan, sistem menjadi sulit dalam me-maintain performance dan Keterbatasan dalam memutuskan teknik yang digunakan untuk suatu masalah.
Jenis Game AI
a. RTS (Real Time Strategy)
Game ini biasanya bersifat turn based ataupun bisa dimainkan secara bersamaan, identik dengan bermain melawan human intelegent (manusia vs manusia) yang biasanya menggunakan LAN ataupun Internet. Game ini bisa dikatakan game perang-perangan. Contoh game RTS adalah (DOTA, StarCraft, Civilization).
b. RPG (Role Playing Game)
Game ini memiliki unsur yang unik, karena biasanya tidak ada tamat dalam game seperti ini (Kalaupun tamat, hanya ceritanya saja, dan kalian masih bisa leveling atau grinding sesuka hati). Kalian akan menjalankan sebuah main character yang bisa kalian costumize, mencari uang, membangun koneksi dengan NPC (non playable player) dan sebagainya. Contoh dari game RPG adalah (KOA, Skyrim, The Witcher).
c. FPS (First Person Shooter)
FPS adalah game Tembak-tembakan, pukul-pukulan, tusuk-tusukan yang menggunakan sudut pandang orang pertama. Biasanya kita hanya bisa melihat tangan dari character kita. Contoh game ini FPS adalah (Call of Duty, Counter Strike, Far Cry 3).
d. TPS (Third Person Shooter)
TPS sama definisinya dengan FPS. Hanya saja sudut pandangnya yang berbeda. Di TPS kita memakai sudut pandang orang ketiga. Kita bisa melihat keseluruhan character dari belakang (punggung). Contoh game TPS adalah (Dark Souls, Dark Siders, Assassins Creed).
e. Sand Box
Game yang bersetting disuatu daerah, jadi kita bertualang pada suatu map yang sudah disediakan, dan kita bebas menjelajahinya tanpa harus loading ketika berpindah kesuatu daerah, biasanya game-game yang seperti ini game yang paling banyak peminatnya apalagi kita biasanya disuguhkan dengan “kebebasan” didalam game seperti ini. Contoh game Sand Box (GTA, Saints Row, Sleeping Dogs).
f. Kecepatan dan Memori
Kebanyakan program AI menuntut memori yang besar dan kecepatan yang tinggi.
