爷青回！GAN生成的超级马里奥关卡，可以永不通关的那种！

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重磅干货&＃xff0c;第一时间送达

子豪 发自 凹非寺
本文转载自&＃xff1a;量子位&＃xff08;QbitAI&＃xff09;

先来一波回忆杀~

《超级马里奥兄弟》的重度玩家们&＃xff0c;可能已经发现了&＃xff0c;这并不是原本32关里面的。

不过&＃xff0c;如果你以为这是《马里奥制造》的杰作&＃xff0c;那你就猜错了~这是AI利用GAN搞出来的&＃xff01;

利用GAN生成红白机游戏画面&＃xff0c;并不是新鲜事&＃xff0c;不过&＃xff0c;这一次是可以无限延长的那种~

花样还不少&＃xff1a;

只需用4个颜色通道表示对象

在游戏中&＃xff0c;关卡数据以压缩格式存储&＃xff0c;通常&＃xff0c;每个对象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&＃xff1b;第二个字节指定对象的类型。比如在第一关的场景中&＃xff0c;仅用了12个字节来描述&＃xff1a;

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&＃xff0c;分别设置了4个独立颜色通道&＃xff1a;

比如&＃xff0c;第一关的截图&＃xff0c;就可以表示成这样&＃xff1a;

这样的编码方式&＃xff0c;既能够涵盖足够多的对象&＃xff0c;又不至于太过复杂。

并且&＃xff0c;根据关卡中对象的排列方式进行分组&＃xff0c;有利于模型进行学习并重现。比如&＃xff0c;实心砖用于布置楼梯、砖块则通常水平放置。

此外&＃xff0c;将所有对象组织成一个合理的方案&＃xff0c;减少生成网络失误对输出结果的负面影响。

比如用硬币代替砖块&＃xff0c;影响非常小&＃xff1b;而如果用管道或库巴来代替&＃xff0c;就会出现问题。

开发者还找出了游戏的一些特点&＃xff1a;

管道可以连接地面或一排浮动块&＃xff1b;

方块通常用来构建各种尺寸的楼梯&＃xff1b;

砖块和问题块&＃xff0c;大多排在第3位和第7位&＃xff1b;

其他角色一般会分成两三组。

接下来&＃xff0c;作者使用TensorFlow作为后端&＃xff0c;利用Keras来构建模型&＃xff0c;并进行训练。

生成器通过输入的一组特征向量&＃xff0c;来生成新的样本图像&＃xff1b;鉴别器则区分是训练集中的真实图像&＃xff0c;还是生成器伪造的。

随着遍历训练集的次数增加&＃xff0c;生成效果也逐渐改善&＃xff1a;

最终输出的结果&＃xff0c;是这样的&＃xff1a;

嗯&＃xff0c;效果真的很不错~

想永不通关&＃xff1f;用cGAN

现在&＃xff0c;只需把一张张“截图”连接起来&＃xff0c;你就会得到&＃xff1a;

半个库巴、半个管道&＃xff0c;以及半个马里奥……

怎么才能无缝拼接&＃xff0c;得到连贯的关卡呢&＃xff1f;

这就需要利用「有条件的GAN」&＃xff0c;把前一个场景作为后一个场景的边界条件。

就像这样&＃xff1a;

可以看出&＃xff0c;场景的左侧部分&＃xff0c;是以第一行图像作为边界条件生成的。

具体来说&＃xff0c;首先要在之前的基础上&＃xff0c;向生成器输入一组16×4的图像&＃xff0c;作为上一个场景的边界部分。

网络架构是这样的&＃xff1a;

生成器在输入条件的限制下&＃xff0c;生成16x16的图像&＃xff0c;然后&＃xff0c;把它们与16×4的输入图像进行拼接&＃xff0c;再用拼接后的图像来训练鉴别器。

利用16×4图像的不断迭代&＃xff0c;最终就能拼接成连续的场景&＃xff0c;比如&＃xff0c;经过40次迭代的结果&＃xff1a;

“不想通关综合症”可能有救了&＃xff01;

开发者表示&＃xff0c;虽然效果不是特别完美&＃xff0c;但是已经具备了趣味性和可玩性~

是不是和那个“能玩一辈子的游戏”——《马里奥制造》有点像&＃xff1f;它同样主打关卡制造&＃xff0c;不过是玩家来手动设计。

△马里奥制造2 &＃xff08;图源&＃xff1a;游戏官网&＃xff09;

在发布关卡之前&＃xff0c;作者必须通关一次&＃xff0c;于是有些人就加入隐蔽的“作者通道”&＃xff0c;偷个懒直达终点。

不少高手都曾被“马造毒图”难倒&＃xff0c;当然如果玩家发现隐蔽通道&＃xff0c;就能“偷鸡”通关~

这样“有趣又有毒”的关卡&＃xff0c;不知道AI能否构建出来呢&＃xff1f;

原文链接&＃xff1a;
https://medium.com/&＃64;eway/using-a-generative-adversarial-network-to-author-playable-super-mario-bros-levels-223736bd4ce

点个在看 paper不断&＃xff01;