开发游戏AI究竟该用行为树还是有限状态机?

在什么情况下会需要用行为树(Behavior Tree)而不用有限状态机(Finite State Machines)例如 PlayMaker 这种插件。从更高级的逻辑层面来讲,行为树常常用于复杂的人工智能,而有限状态机(FSMs)则用于一般的可视化编程。当然你也可以用有限状态机(FSMs) 来写 AI,或者使用行为树(Behavior Tree)来进行可视化编程,工具的使用因人而异。《人工智能开发》《AI Game Development》的 作者 Alex J. Champandard 在 2007 年 12 月 28 日的一篇博客中提到:有限状态机(FSMs)时代已经结束了的 10 大原因!原文地址: http://aigamedev.com/open/article/fsm-age-is-over/。 (当然万事无绝对,有限状态机还是有他的用武之地的,因人而异,因游戏而异!)虽然行为树不至于走到这一步,但是可以肯定行为树在 AI 上比状态机有着绝对的优势。

行为树比有限状态的几个优势:行为树提供了强大的灵活性,非常强大,并且很容易更改行为树的结构。

让我们先来看第一个优势:

灵活性,在使用状态机 FSM 时,你要如何同时执行两个状态呢?你只能去创建两个状态机(FSM)!但 是如果你使用行为树的话,你只需要添加一个并行节点(Parallel)即可,所有子节点都将并行执行!使用 Behavior Designer,这些 子节点可以是 PlayMaker 的 FSM,并且这些 FSMs 将被并行触发!

另一个关于灵活性的例子就是 guard task(守护任务) 。比如你有两个不同的 task(任务)一个播放声音,一个播放特效。这两个任务在行为树里是两个不同的分支,所以他们之间互相并不知道对方的状态,有可能同一时间这两个任务被同时执行。你可能不希望这种情况发生。在这种情况下,你可以添加一个 semaphore task(在 Behavior Designer 中被称为 Task Guard 守护任务)这样就 可以在行为树中保证当前要么播放音效,要么播放特效。只有当第一个播放完毕,才会播放第二个。

行为树另一个优点:行为树的结构很健壮很清晰。这并不是说 FSM 结构并不够健壮不够清晰,只是他们的实现方式不同,在我看来,行为树让 AI 实现比有限制状态机更加方便。行为树能更好的去表达和实现复杂的 AI,而如果使用 FSM 去实现则会很复杂。 为了达到同样的效果的 FSM 连接线最终可能开上去就像面条:


最后一个行为树优点:方便修改,行为树的如此受欢迎原因之一就是很容易创建可视化的编辑器。在 FSM 中你如果想改变执行 顺序,你必须在状态之间进行切换操作,改变各种连线。而在行为树中你不必这么麻烦,而且添加删除节点也很方便。

说了这么多,行为树和FSM 并不一定是互斥的,他们可以相互配合使用已达到更好的效果。


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