作者｜龙海涛

　　编辑｜AI 前线

　　阿里巴巴为什么选择星际争霸作为人工智能算法研究的环境？星际争霸中算法研究的基本问题和难点是哪些？深度强化学习和多智能体协作的思路和方法又是怎样的？

注：本文首发于 InfoQ 旗下垂直号：AI 前线，ID：ai-front，推荐关注！本文整理自阿里巴巴认知计算实验室技术专家龙海涛在 QCon 北京 2017 上所做演讲：《星际争霸与人工智能》。

　　写在前面

《星际争霸》一直是游戏玩家心目中即时战略类的经典之作，历时十多年而不衰。而如今它更成为深度强化学习、人工智能算法研究的一个主要平台和工具。因为其蕴含了多智能体协作、多任务学习、宏观策略规划等复杂问题，一旦取得部分突破和进展，对商业和社会发展都会带来极大影响。如国外的 DeepMind、Facebook 等公司相继投入大量人力基于它进行通用人工智能的研究。

在本次演讲中，我们将介绍阿里巴巴如何在《星际争霸》游戏环境中研究人工智能算法，并重点阐述多智能体协作在微观战斗场景中的应用。

　　演示视频

我是来自阿里巴巴认知计算实验室的龙海涛，今天主要跟大家聊一下“《星际争霸》与人工智能”的话题。首先我会介绍一下为什么我们会选择《星际争霸》这个游戏来做人工智能前沿性的研究，然后是我们在这方面初步的尝试和成果，最后我会跟大家探讨一下，未来我们在《星际争霸》这个游戏里面还可以继续去研究的一些课题。

　　为什么选择《星际争霸》？

首先可能大家有疑问，为什么选择《星际争霸》这个游戏来做我们 AI 研究的一个平台。我们这个认知计算实验室目前是挂靠在搜索事业部下面，我们团队的成员基本都是做搜索、广告、推荐、算法这样的背景，之前我们主要做的是 CTR 预估的优化，还有 CVR 转化率的一些优化，从去年“双 11”之后，我们想在认知智能方面做一些前沿性的探索，我们一致认为游戏是一个研究 AI 算法的绝佳平台，首先它是非常干净的平台，可以源源不断的去产生数据，而且迭代非常快，就是说它的智能是可以观测到的。

另外，它离真实的场景和应用是比较近的，并且《星际争霸》十多年来就是一个非常好的受大家欢迎的游戏，积累了非常非常多的数据，这样我们可以从之前的经验去学习，这也是我们考虑的一个方面。最重要的，它对 AI 来讲存在着非常大的挑战，非常复杂，主要有以下六点：

　　第一点，它是一个不完全信息下的环境

比起像围棋或者象棋这种大家都可能看得见的、完全信息下的博弈，《星际争霸》是有战争迷雾的，所以必须去探路、侦查、了解对手的信息，从而在不确定的情况下去做智能的决策，这个是相对其他游戏来讲非常不同或者挑战更大的一个方面。

　　第二点，它有非常巨大的搜索空间

围棋的搜索空间大概在 10^170，《星际争霸》在 128×128 的地图上并且人口上限是 400 个 unit 的情况下，它的搜索空间大概在 10^1685，比围棋高 10 个数量级，这还是在没有算上其他状态（比如说血量等等）的情况下。所以现有的任意一个单一的算法是根本不可能解决《星际争霸》里面所有的问题的。

　　第三点，它是一个即时对抗类的游戏

下围棋可以有一分钟或者两分钟的思考时间，但是在《星际争霸》里，如果说正常游戏大概是 1 秒钟 24 帧，那么你必须在 42 毫秒之内做出迅速的反应，而且这个反应不是一个 action，而是一系列的 action，每个 unit 都会采取行动，这对我们算法的性能、效率、工程上的考虑都是非常大的挑战。

　　第四点，它需要智能体有一个长期的规划

不是一个下意识的动作，是需要有记忆，需要考虑这场战争应该采取什么样的策略，中盘应该怎么考虑，发展到后期又应该采取什么样的策略，而且这个策略的计划是根据侦查到的所有的信息动态去调整，这对人工智能的挑战是非常非常大的。

　　第五点，时间、空间上的推理

在《星际争霸》里面要玩好的话，必须基于时序上、空间上去做推理，比如说地理位置的优势，坦克如果架在哪里可能会比较好，如果开分机在哪个位置去开会比较有利，甚至于军营造在什么地方，这些对于 AI 来说都需要进行一个空间上的推理。

　　第六点，多个智能体协作

《星际争霸》最高有 400 个 unit，所以其实是需要多个智能体协作的，需要多个兵种去配合，这也是对 AI 来讲一个很大的挑战。

《星际争霸》里面 AI 的研究或者竞赛不是最近才出现的，其实在 2010 年的时候已经有大量的研究人员在研究《星际争霸》里面的 AI，主要是以 ALBERTA 大学为主的研究力量，包括一些老师和学生，而且有三个固定的竞赛和一些循环赛，大家在上面 PK。这一类 AI 的话是 Classic AI，也就是没有学习能力、没有模型、也不需要训练，而是基于预编程的规则，所以不是非常灵活，这种算法下的 AI 其实离真正超过人类或者打败人类目标还是非常非常远的，它们可以打败内置的 AI，但是还远远比不上人类的专业选手，甚至连普通选手基本上也打不过。

另外一类是 Modern AI，也就是以智能体自主学习为主的算法，从去年开始这个领域火起来了，一方面就是，阿里巴巴还有伦敦大学学院，最近我们在合作的基于《星际争霸 1》里面做一些新的 AI 的尝试。

另外就是 Google Deep Mind，去年 11 月份他们和暴雪合作，会基于《星际争霸 2》去开放一个 API，让大家基于《星际争霸 2》上开发自己的 AI 算法，另外像 Facebook 他们也有一些团队做这方面的研究。

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