一种面向兵棋推演的多层级AI架构

本发明属于兵棋推演，具体涉及面向兵棋推演的多层级ai架构、推演方法及系统。

背景技术：

1、随着人工智能技术的发展，如何使用人工智能在复杂多变的战场环境下做出合理的军事决策并及时根据战场态势的变化进行调整成为新的研究方向，人工智能技术在军事博弈对抗领域的应用价值和前景也越来越高。

2、根据当前的研究现状分析，大部分游戏都只使用了行为树或者有限状态机其中一个模型为游戏的智能体建模；有限状态机(finite-state machine，fsm)是构建游戏智能体的智能和行为的常用建模方法之一。它通过将复杂的智能体的决策抽象为不同的状态以及状态之间的转换，让每个状态只需要管理自己的转换条件，从而降低智能体决策的整体复杂度。行为树(behavior tree，bt)是next-gen ai中提出的一种计划执行的数学模型。行为树在执行时，通过控制流程的节点来决定下一个执行的节点，通过执行行为的节点来做出行为决策。

3、但是单单使用有限状态机来构造ai，当面对需要ai进行较为复杂的决策时，使用有限状态机会导致庞大的计算量，而且模型复杂度变高之后，会带来实现和维护上的困难。只使用行为树建模，行为树的最终选择不一定是最优的，结果也不一定是建模时想要得到的，决策过程比较耗费时间。

技术实现思路

1、本发明提供了一种面向兵棋推演的多层级ai架构，提高兵棋推演的准确度，同时降低决策计算的复杂度和耗时。

2、为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、本发明第一方面提供了一种面向兵棋推演的多层级ai架构，包括庙算引擎、作战意图层、任务分配层和算子行动层：

4、所述庙算引擎用于获取战场信息并传输至作战意图层、任务分配层和算子行动层；接收并执行所述算子行动层输出的算子实际动作指令；所述战场内包括战斗方和敌对方；

5、所述作战意图层用于接收庙算引擎发送的战场信息，根据战场信息判断当前战场态势并生成战术意图；

6、所述任务分配层用于接收庙算引擎发送的战场信息以及作战意图层发送的战术意图；根据战场信息和战术意图生成算子任务列表；

7、所述算子行动层用于接收庙算引擎发送的战场信息以及任务分配层发送的算子任务列表；根据战场信息和算子任务列表生成算子实际动作指令。

8、优选的，所述作战意图层根据战场信息判断当前战场态势并生成战术意图的方法包括：

9、由战场信息中提取战场夺控点状态、战斗方以及敌对方的战场兵力和对战分数；所述战场兵力为战斗方或敌对方中算子加权求和值；对战分数等于战斗方或敌对方的夺控点得分、剩余算子得分和战斗得分的总和；所述夺控点得分为战斗方或敌对方占领夺控点获得的分数；剩余算子得分为战斗方或敌对方剩余算子的分数；战斗分数为战斗方或敌对方击毁对方算子的分数；

10、根据战场夺控点状态、战斗方以及敌对方的战场兵力和对战分数判断当前战场态势并生成战术意图；所述战术意图包括进攻，全面进攻，防御和全面防御。

11、优选的，所述任务分配层根据战场信息和战术意图生成算子任务列表的方法包括：

12、由战场信息中提取战斗方的各算子类型，根据各算子类型确定执行各种任务的效能值；任务类型分为进攻任务、防御任务和侦查任务；获取不同算子之间相互配合完成任务的加成值；

13、将各算子和进攻任务、防御任务以及侦查任务进行随机组合形成组合k1，构建为第一执行任务集合；将第一执行任务集合中的组合k1进行两两组合形成组合k2，并计算组合k2的关联指标；

14、根据关联指标对组合k2进行去冗余做操获得算子任务列表。

15、本发明第二方面提供了一种基于多层级ai架构的兵棋推演方法，包括：

16、基于有限状态机构建作战意图层，基于联盟博弈构建任务分配层，基于行为树构建算子行动层；

17、获取战场信息并传输至作战意图层、任务分配层和算子行动层；所述战场内包括战斗方和敌对方；

18、根据战场信息由作战意图层判断当前战场态势并生成战术意图，将战术意图发送至任务分配层；根据战场信息和战术意图生成算子任务列表；通过算子行动层根据战场信息和算子任务列表生成算子实际动作指令；

19、接收所述算子行动层输出的算子实际动作指令并通过庙算引擎执行。

20、优选的，根据战场信息由作战意图层判断当前战场态势并生成战术意图的方法包括：

21、由战场信息中提取战场夺控点状态、战斗方以及敌对方的战场兵力和对战分数；所述战场兵力为战斗方或敌对方中算子加权求和值；对战分数等于战斗方或敌对方的夺控点得分、剩余算子得分和战斗得分的总和；所述夺控点得分为战斗方或敌对方占领夺控点获得的分数；剩余算子得分为战斗方或敌对方剩余算子的分数；战斗分数为战斗方或敌对方击毁对方算子的分数；

22、根据战场夺控点状态、战斗方以及敌对方的战场兵力和对战分数判断当前战场态势并生成战术意图；所述战术意图包括进攻，全面进攻，防御和全面防御。

23、优选的，根据战场夺控点状态、战斗方以及敌对方的战场兵力和对战分数判断当前战场态势并生成战术意图的方法包括：

24、将战斗方的战场兵力达到敌对方的战场兵力的n倍时定义为战斗方兵力优势，将敌对方的战场兵力达到战斗方的战场兵力的n倍时定义为战斗方兵力劣势，否则定义为战斗方和敌对方兵力相当；

25、将sa/2<za-zb定义为战斗方的对战分数优势，否者定义为战斗方的对战分数未占优势；sa表示为战斗方的剩余算子得分总和；za表述为战斗方的对战分数；zb表述为敌对方的对战分数；

26、当战斗方兵力劣势采取全面防守的战术意图；

27、当战斗方兵力优势时，若战场存在非战斗方的夺控点，采用进攻的战术意图夺取非战斗方的夺控点；若战场均为战斗方的夺控点，采用全面进攻的战术意图消灭敌对方的算子；

28、当战斗方和敌对方兵力相当、战斗方的对战分数优势以及存在第三方夺控点时，采用进攻的战术意图；

29、当战斗方和敌对方兵力相当、战斗方的对战分数优势以及未存在第三方夺控点时，采用防御的战术意图；

30、当战斗方和敌对方兵力相当、战斗方的对战分数未占优势以及战场存在非战斗方的夺控点时，采用进攻的战术意图；

31、当战斗方和敌对方兵力相当、战斗方的对战分数未占优势以及战场均为战斗方的夺控点时，采用进攻的战术意图。

32、优选的，根据战场信息和战术意图生成算子任务列表的方法包括：

33、由战场信息中提取战斗方的各算子类型，根据各算子类型确定执行各种任务的效能值；任务类型分为进攻任务、防御任务和侦查任务；获取不同算子之间相互配合完成任务的加成值；

34、将各算子和进攻任务、防御任务以及侦查任务进行随机组合形成组合k1，构建为第一执行任务集合；将第一执行任务集合中的组合k1进行两两组合形成组合k2，并计算组合k2的关联指标；

35、根据关联指标对组合k2进行去冗余做操获得算子任务列表。

36、优选的，计算组合k2的关联指标的表达公式为：

37、ga1,a2＝ja1,a2×(xa1+xa2)

38、公式中，ga1,a2表示为战斗方中算子a1和算子a2安装组合k2执行任务的关联指标；ja1,a2表示为算子a1和算子a2互配合完成任务的加成值；xa1表示为算子a1确定执行任务的效能值；xa2表示为算子a2确定执行任务的效能值。

39、优选的，根据关联指标对组合k2进行去冗余做操获得算子任务列表的方法包括：

40、按照关联指标由高到低对组合k2进行排序，按照排序调取组合k2进行存储删除涉及存储的组合k2内重复算子的其他组合k2，重复去冗余做操直至遍历所有组合k2，获得算子任务列表。

41、优选的，还包括：所述任务分配层根据关联指标对组合k2进行去冗余做操后还有待分配任务的剩余算子时，按照效能值为剩余算子分配任务。

42、与现有技术相比，本发明的有益效果：

43、本发明根据战场信息由作战意图层判断当前战场态势并生成战术意图，将战术意图发送至任务分配层；根据战场信息和战术意图生成算子任务列表；通过算子行动层根据战场信息和算子任务列表生成算子实际动作指令，能够有效的组织和协调算子的行动，以保证算子组合的有效运作；同时降低决策计算的复杂度和耗时

44、本发明中其中作战意图层使用有限状态机实现，负责分析战场态势，做出战略决策并传递给任务分配层；任务分配层将作战意图层下发的命令转化为更加具体的指令，实现有组织的进攻或者防御，该层使用联盟博弈来进行决策。对于算子行动层，只需要执行任务分配层下达的具体指令，使用行为树来将命令转化为可执行的行为，可以更加灵活的实施战略，提高兵棋推演的准确度。