Исследование одиночной игры в калах: История, алгоритмы, психология и будущее
Содержание
- Введение
- История калаха
- Происхождение и распространение
- Появление одиночной игры в калах
- Исследование одиночной игры в калах
- Ранние исследования и развитие
- Вклад MIT и первый удаленный матч
- Роль искусственного интеллекта и алгоритмов
- Ключевые исследователи и их работы
- Вызовы и достижения в исследовании
- Эвристические алгоритмы и детерминированные стратегии
- Психологические аспекты одиночной игры в калах
- Страх проигрыша
- Самомотивация
- Удовлетворение от победы
- Стратегии поведения игроков
- Оптимизация ходов
- Анализ возможных сценариев
- Использование алгоритмов
- Влияние исследований на понимание калаха
- Сложность игры
- Развитие искусственного интеллекта
- Взаимодействие человека и компьютера
- Заключение
- Резюме основных выводов
- Направления для будущих исследований
- Список литературы
1. Введение
Калах - это древняя настольная игра, популярная во многих культурах. Традиционно калах играется двумя игроками, но в последние годы все большее внимание привлекает одиночная игра в калах, где игрок соревнуется с компьютером.
Данный отчет посвящен исследованию одиночной игры в калах, охватывая ее историю, развитие алгоритмов для искусственного интеллекта, психологические аспекты и перспективы на будущее.
2. История калаха
Калах - это игра из семейства игр Манкала, происходящая из древней Африки. Ее история насчитывает несколько столетий. Точные правила калаха, которые мы знаем сегодня, вероятно, зародились в Западной Африке.
В 20 веке калах получил широкую популярность, распространившись за пределы Африки и став популярным развлечением по всему миру. Рост популярности привел к появлению интереса к математическим и вычислительным аспектам игры, что в конечном итоге привело к разработке одиночной игры в калах.
3. Исследование одиночной игры в калах
Первые исследования калаха были посвящены изучению правил и стратегий игры. Исследователи, такие как Murray (1952) и Russ (2000), внесли значительный вклад в понимание истории и вариаций игр Манкала, включая калах.
Однако, развитие одиночной игры в калах, где игрок соревнуется с компьютером, началось в конце 1950-х годов в Массачусетском технологическом институте (MIT).
3.1 Ранние исследования и развитие
В 1959 году студенты MIT разработали программу для игры в калах для компьютера Digital Equipment Corporation (DEC) PDP-1. Эта программа позволила игрокам соревноваться с компьютером. Важно отметить, что эта ранняя версия одиночной игры в калах была также одной из первых удаленно играемых компьютерных игр, позволяя игрокам соревноваться друг с другом через систему PDP. Эта новаторская работа заложила основу для развития одиночной игры в калах и исследования ее вычислительных аспектов.
3.2 Вклад MIT и первый удаленный матч
Разработка программы для игры в калах на компьютере PDP-1 в MIT в 1959 году стала ключевым моментом в истории одиночной игры в калах. Эта программа не только позволила игрокам соревноваться с компьютером, но и стала одним из первых примеров удаленной игры, где игроки могли соревноваться друг с другом через компьютерную сеть.
3.3 Роль искусственного интеллекта и алгоритмов
Развитие искусственного интеллекта (ИИ) в 1960-х и 1970-х годах оказало значительное влияние на исследования одиночной игры в калах. Исследователи начали изучать применение методов ИИ, таких как минимаксный поиск и анализ дерева игры, для создания компьютерных противников, способных играть на высоком уровне. Эти исследования привели к разработке более сложных алгоритмов и стратегий для одиночной игры в калах.
3.4 Ключевые исследователи и их работы
Несколько исследователей внесли значительный вклад в область исследования одиночной игры в калах:
- Geoffrey Irving (2019) в своей статье "Solving Kalah", опубликованной на сайте naml.us, представил всесторонний анализ сложности игры и предложил решение для поиска оптимальных стратегий. Он использовал базы данных полных игр и оптимизированные алгоритмы поиска в дереве, чтобы решить калах для нескольких начальных конфигураций, включая 6 ячеек и 5 фишек в каждой ячейке. Основным алгоритмом поиска был итеративный поиск в глубину MTD (f f ). Ключевыми улучшениями поиска были упорядочение ходов, таблицы транспозиции, обрезание по бесполезности, улучшенное отсечение по транспозиции и базы данных конечных игр.
- Allis (1994) в своей докторской диссертации изучил методы решения игр, включая использование альфа-бета обрезки и баз данных конечных игр для повышения эффективности алгоритмов поиска.
- van den Herik, Uiterwijk и van Rijswijck (2002) обсудили концепцию "решенных игр" и ее влияние на понимание сложности игр, таких как калах.
- Pekař, Matušů, Andrla и Litschmannová (2020) в своей статье "Обзор исследований игры в калах и предложение нового эвристического детерминированного алгоритма по сравнению с решениями поиска в дереве и принятием решений человеком", опубликованной в журнале Informatics, предложили новый эвристический алгоритм, основанный на детерминированных стратегиях, полученных из анализа правил игры. Этот алгоритм продемонстрировал сопоставимый успех с человеческими игроками и решениями поиска в дереве с малой глубиной.
3.5 Вызовы и достижения в исследовании
Разработка эффективных компьютерных противников для одиночной игры в калах столкнулась с многочисленными проблемами:
- Сложность игры: Калах, несмотря на свои простые правила, обладает сложным деревом игры с большим количеством возможных ходов. Эта сложность затрудняет разработку алгоритмов, которые могут эффективно оценить все возможные ходы и определить оптимальные стратегии.
- Ограничения по времени: Стратегии поиска в дереве игры на полную глубину, хотя и потенциально оптимальны, требуют значительных вычислительных ресурсов и времени. Это ограничение требует разработки более эффективных и менее ресурсоемких алгоритмов.
- Поведение, подобное человеческому: Исследователи стремились разработать компьютерных противников, которые не только играют оптимально, но и демонстрируют образцы принятия решений, подобные человеческим. Эта цель требует понимания нюансов человеческой стратегии и ее включения в алгоритмы ИИ.
3.6 Эвристические алгоритмы и детерминированные стратегии
Чтобы справиться с проблемами сложности и ограничений по времени, исследователи разработали эвристические алгоритмы и детерминированные стратегии для одиночной игры в калах.
- Pekař, Matušů, Andrla и Litschmannová (2020) предложили новый эвристический алгоритм, основанный на детерминированных стратегиях, полученных из анализа правил игры. Этот алгоритм продемонстрировал сопоставимый успех с человеческими игроками и решениями поиска в дереве с малой глубиной.
- Brown (2019) представил базовые стратегии для игр Манкала, включая калах, которые заложили основу для разработки более сложных стратегий.
4. Психологические аспекты одиночной игры в калах
Одиночная игра в калах - это уникальный вызов для игроков, требующий от них не только стратегического мышления, но и самомотивации и умения справляться со страхом проигрыша.
4.1 Страх проигрыша
В одиночной игре в калах страх проигрыша может быть особенно сильным, поскольку игрок не может полагаться на ошибки противника.
4.2 Самомотивация
В одиночной игре в калах игрок должен самостоятельно мотивировать себя на продолжение игры и поиск оптимальных решений.
4.3 Удовлетворение от победы
Победа в одиночной игре в калах может принести более глубокое удовлетворение, поскольку она является результатом собственных усилий и стратегических решений.
5. Стратегии поведения игроков
Игроки в одиночной игре в калах должны стремиться к оптимизации каждого хода, чтобы минимизировать потери и максимизировать свои шансы на победу.
5.1 Оптимизация ходов
Игроки должны анализировать возможные сценарии развития игры и прогнозировать последствия своих действий.
5.2 Анализ возможных сценариев
Игроки должны уметь анализировать возможные сценарии развития игры и прогнозировать последствия своих действий.
5.3 Использование алгоритмов
Некоторые игроки в одиночной игре в калах используют алгоритмы, чтобы найти оптимальные решения и повысить свои шансы на победу.
6. Влияние исследований на понимание калаха
Исследования одиночной игры в калах значительно повлияли на наше понимание сложности игры и потенциала для развития ИИ.
6.1 Сложность игры
Исследования показали сложную структуру дерева игры в калах, подчеркивая трудности в поиске оптимальных стратегий.
6.2 Развитие искусственного интеллекта
Разработка эвристических алгоритмов и детерминированных стратегий продемонстрировала потенциал ИИ для игры в калах на высоком уровне, даже с ограниченными вычислительными ресурсами.
6.3 Взаимодействие человека и компьютера
Исследования одиночной игры в калах внесли вклад в понимание взаимодействия человека и компьютера в играх, особенно в разработке ИИ-противников, которые могут обеспечить сложный и увлекательный игровой процесс.
7. Заключение
История развития одиночной игры в калах - это история инноваций и открытий. От ранних работ MIT до современных исследований эвристических алгоритмов и детерминированных стратегий, эта область претерпела значительный прогресс.
Исследования не только улучшили наше понимание сложности игры, но и открыли новые возможности для развития ИИ и взаимодействия человека и компьютера.
7.1 Резюме основных выводов
- Одиночная игра в калах - это сложный и увлекательный процесс, требующий от игроков глубокого понимания игры, умения анализировать ситуации и принимать оптимальные решения.
- Исследования показали, что разработка эффективных компьютерных противников для одиночной игры в калах - это сложная задача, требующая использования эвристических алгоритмов и детерминированных стратегий.
- Одиночная игра в калах может быть использована для изучения психологических аспектов принятия решений, таких как страх проигрыша, самомотивация и удовлетворение от победы.
7.2 Направления для будущих исследований
- Проведение дальнейших исследований, посвященных одиночной игре в калах, с использованием более формальных методов, таких как эксперименты и моделирование.
- Разработка программного обеспечения, которое позволит игрокам тренироваться в одиночной игре в калах и совершенствовать свои навыки.
- Создание онлайн-сообществ для игроков в одиночной игре в калах, где они смогут обмениваться опытом и стратегиями.
8. Список литературы
- Allis, V. (1994). Searching for Solutions in Games and Artificial Intelligence. PhD thesis, Department of Computer Science, Rijksuniversiteit Limburg, Maastricht, The Netherlands.
- Brown, S. (2019). Basic Strategy for Mancala. The Spruce Crafts. Retrieved from https://www.thesprucecrafts.com/
- Irving, G. (2019). Solving Kalah. Retrieved from https://naml.us/paper/kalah/
- Murray, H.J.R. (1952). A History of Board Games other than Chess. Oxford at the Clarendon Press, London.
- Pekař, L., Matušů, R., Andrla, J., & Litschmannová, M. (2020). Review of Kalah Game Research and the Proposition of a Novel Heuristic Deterministic Algorithm Compared to Tree-Search Solutions and Human Decision Making. Informatics, 7(3), 34.
- Russ, L. (2000). The Complete Mancala Games Book. Marlow & Company, New York.
- van den Herik, H.J., Uiterwijk, J.W.H.M., & van Rijswijck, J. (2002). Games solved: now and in the future. Artificial Intelligence, 134, 277-311.
Related Links (70)
- Подходы к пониманию игры в современной западной психологии - http://childpsy.ru/lib/articles/id/28372.php
- FairKalah: Fair Mancala - http://cs.gettysburg.edu/~tneller/games/fairkalah/
- ИГРЫ ЖИВОТНЫХ И ИГРЫ ДЕТЕЙ (сравнительно-психологические аспекты) - http://voppsy.ru/issues/1982/823/823026.htm
- Калах - Бударики - http://www.budariki.ru/igra/kalah/
- Калах. Правила древней игры калах. - http://www.pravilaigr.ru/kalax.php
- comparison - Should I use minimax or alpha-beta pruning? - Artificial ... - https://ai.stackexchange.com/questions/21597/should-i-use-minimax-or-alpha-beta-pruning
- Копинг-стратегии: понятие, подходы к изучению, классификация - https://apni.ru/article/9634-koping-strategii-ponyatie-podhody-k-izucheniyu-klassifikaciya
- Comparative study of performance of parallel Alpha Beta Pruning for ... - https://arxiv.org/pdf/1908.11660
- История исследования игры и ее роли в психическом развитии ребенка ... - https://cyberleninka.ru/article/n/istoriya-issledovaniya-igry-i-ee-roli-v-psihicheskom-razvitii-rebenka-doshkolnogo-vozrasta-2
- Психологические особенности игроков в компьютерные игры - https://cyberleninka.ru/article/n/psihologicheskie-osobennosti-igrokov-v-kompyuternye-igry
- Стратегия поведения в конфликтной ситуации при различной направленности ... - https://cyberleninka.ru/article/n/strategiya-povedeniya-v-konfliktnoy-situatsii-pri-razlichnoy-napravlennosti-lichnosti-po-parametru-estraversiya-introversiya
- Review of Kalah Game Research and the Proposition of a Novel Heuristic ... - https://discovery.researcher.life/article/review-of-kalah-game-research-and-the-proposition-of-a-novel-heuristic-deterministic-algorithm-compared-to-tree-search-solutions-and-human-decision-making/0aa4cab72c6832bfa3455ad76d3dc3c0
- Culturally Significant Presence in Single-player Computer Games ... - https://dl.acm.org/doi/10.1145/3414831
- Review of Kalah Game Research and the Proposition of a Novel Heuristic ... - https://doaj.org/article/d2c9cc7713494bb799b414c973081e23
- Game over и смерть в играх (часть I) — Игры на DTF - https://dtf.ru/games/139185-game-over-i-smert-v-igrah-chast-i
- Game complexity - Wikipedia - https://en.wikipedia.org/wiki/Game_complexity
- Kalah - Wikipedia - https://en.wikipedia.org/wiki/Kalah
- Как создавать напряжение в хоррор-играх. Часть первая - https://habr.com/ru/articles/398215/
- Теория игр: принятие решений с примерами на Kotlin / Хабр - https://habr.com/ru/articles/425609/
- Теория игр и её применение в жизни | Habr - https://habr.com/ru/articles/502384/
- Когнитивистика в гейм-дизайне: как сделать классную игру при помощи ... - https://habr.com/ru/companies/playgendary/articles/653041/
- Как компьютерные игры меняют наш мозг: обзор новейших исследований - https://habr.com/ru/specials/589149/
- Kalah - the first remotely played computer game | High Tech History - https://hightechhistory.wordpress.com/2009/01/29/kalah-the-first-remotely-played-computer-game/
- Игра Калаха, описание, как играть, правила - Дом Игр | Home Of Games - https://homeofgames.ru/game/kalaha
- Древнейшая настольная игра актуальная и по сей день! - https://irecommend.ru/content/drevneishaya-nastolnaya-igra-aktualnaya-i-po-sei-den
- Калах онлайн - Kalah.ru - https://kalah.ru/
- Описание игры калах - https://kalah.ru/info
- Правила калаха - Kalah.ru - https://kalah.ru/rules
- Design and Software Implementation of Heuristic and ... - Springer - https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-51965-0_4
- FairKalah: Towards Fair Mancala Play | SpringerLink - https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-031-34017-8_1
- 14.. Машинные забавы,. или Стратегия компьютера при игре в калах ... - https://litresp.ru/chitat/ru/У/uezerell-charlz/etyudi-dlya-programmistov/16
- Креативность: методы развития и её критерии - https://media.foxford.ru/articles/creativity-lifehacks
- Solving kalah | naml.us - https://naml.us/paper/kalah/
- Калах (Kalah) настольная игра: правила, обзор, хитрости - https://nastolka24.ru/strategi/kalah
- Восточная настольная игра с камнями Калах: обзор, правила, фото, видео - https://nastolkoff.ru/taktika-i-strategiya/nastolnaya-igra-kalah
- КАЛАХ - НАСТОЛЬНАЯ ИГРА ДЛЯ ДВОИХ :: Игры, в которые играют дети и Я - https://nataliigromaster.blogspot.com/2014/06/blog-post_14.html
- Новые Психологические Исследования - https://newpsyresearches.ru/article/kagadeev-k-s-tkachenko-d-p-kross-kulturnoe-issledovanie-lichnostnyh-osobennostej-gejmerov
- Креативность и инновации. Игра [Как она влияет на наше воображение ... - https://psy.wikireading.ru/104293
- Поймай мяч. Креативное решение проблем [Как развить творческое мышление] - https://psy.wikireading.ru/114799
- 12. Креативное решение проблем. Тренинги развития с подростками ... - https://psy.wikireading.ru/16364
- Опыт и перспективы исследования детской игры в рамках культурно ... - https://psyjournals.ru/journals/chp/archive/2015_n3/elkoninova_grigoriev
- Исследования игры: трудности и возможности // Культурно-историческая ... - https://psyjournals.ru/journals/chp/archive/2017_n3/Smirnova_Sobkin
- Особенности стратегий конфликтного поведения студентов (психологических ... - https://psyjournals.ru/journals/exppsy/archive/2013_n1/59181
- Исследование взаимосвязи личностных особенностей игроков подросткового ... - https://psyjournals.ru/journals/pse/archive/2018_n1/Rubtsova_Panfilova_Artemenkov
- Стратегии совладающего поведения при адаптации к инокультурному ... - https://psyjournals.ru/journals/psyedu/archive/2013_n4/65816
- Психологические аспекты влияния игровой деятельности, опосредованной ... - https://psyjournals.ru/journals/scientific_notes/archive/2020_n2/Valyalshchikova
- Социально-психологические аспекты зависимости от онлайн-игр и методика ... - https://psyjournals.ru/journals/sps/archive/2016_n3/kochetkov
- Зависимость от компьютерных онлайн-игр как разновидность аддиктивного ... - https://psyjournals.ru/journals/sps/archive/2016_n3/zaretkaya
- Review of Kalah Game research and the proposition of a novel heuristic ... - https://publikace.k.utb.cz/handle/10563/1009973
- Калах — Википедия - https://ru.wikipedia.org/wiki/Калах
- Стратегия (теория игр) — Википедия - https://ru.wikipedia.org/wiki/Стратегия_(теория_игр)
- Culturally Significant Presence in Single-player Computer Games - scite - https://scite.ai/reports/culturally-significant-presence-in-single-player-3ngzNRQZ
- Review of Kalah Game Research and the Proposition of a Novel ... - scite - https://scite.ai/reports/review-of-kalah-game-research-vJVW6A8W
- Игра как модель конфликтной ситуации в принятии решения - https://studme.org/341248/matematika_himiya_fizik/igra_model_konfliktnoy_situatsii_prinyatii_resheniya
- Как теория игр работает на практике и помогает выигрывать - https://thecode.media/nim/
- (PDF) Review of Kalah Game Research and the Proposition of a Novel ... - https://www.academia.edu/103282081/Review_of_Kalah_Game_Research_and_the_Proposition_of_a_Novel_Heuristic_Deterministic_Algorithm_Compared_to_Tree_Search_Solutions_and_Human_Decision_Making
- Design and Software Implementation of Heuristic and Suboptimal ... - https://www.academia.edu/103282085/Design_and_Software_Implementation_of_Heuristic_and_Suboptimal_Strategies_for_the_Mancala_Kalah_Game
- (Pdf) Социально-психологические Аспекты Зависимости От Онлайн Игр И ... - https://www.academia.edu/36173610/Социально_психологические_аспекты_зависимости_от_онлайн_игр_и_методика_ее_диагностики
- Culturally Significant Presence In Single-Player Computer Games - https://www.academia.edu/44638492/Culturally_Significant_Presence_In_Single_Player_Computer_Games
- (PDF) Review of Kalah Game Research and the Proposition of a Novel ... - https://www.academia.edu/94855218/Review_of_Kalah_Game_Research_and_the_Proposition_of_a_Novel_Heuristic_Deterministic_Algorithm_Compared_to_Tree_Search_Solutions_and_Human_Decision_Making
- Страх принятия решений. Как изменить восприятие угрозы - https://www.b17.ru/article/77260/
- В чём заключается идея настольной игры "Калах"? - https://www.bolshoyvopros.ru/questions/516320-v-chjom-zakljuchaetsja-ideja-nastolnoj-igry-kalah.html
- 25 лучших стратегий в истории: Civilization, Warhammer, Total War, Age ... - https://www.championat.com/cybersport/article-4528449-25-luchshih-strategij-v-istorii-civilization-warhammer-total-war-age-of-empires-warccraft-i-drugie.html
- Alpha-Beta pruning in Adversarial Search Algorithms - https://www.geeksforgeeks.org/alpha-beta-pruning-in-adversarial-search-algorithms/
- Калах :: igGameCenter - https://www.iggamecenter.com/ru/rules/kalah
- Informatics | Free Full-Text | Review of Kalah Game Research and the ... - https://www.mdpi.com/2227-9709/7/3/34
- Informatics | Free Full-Text | Review of Kalah Game Research and the ... - https://www.mdpi.com/2227-9709/7/3/34/review_report
- Калах. Правила древней игры калах. - https://www.pravilaigr.ru/kalax.php
- Как Игры Способствуют Укреплению ... | Unicef - https://www.unicef.org/eca/ru/Новостные-заметки/как-игры-способствуют-укреплению-психического-здоровья-вашего-ребенка
- Теории игр: революционные исследования в психологии стратегий и тактик - https://психология-360.рф/populyarnoe/teorii-igr-revolyuczionnye-issledovaniya-v-psihologii-strategij-i-taktik/