AlphaStar

Was ist AlphaStar?

AlphaStar ist die erste Künstliche Intelligenz, welche das Echtzeitstrategiespiel StarCraft 2 auf überragendem Niveau beherrscht. Dafür nutzt es maschinelles Lernen und tiefe neuronale Netze. Nach AlphaGo, AlphaZero und AlphaFold ist AlphaStar ein weiterer Erfolg von Google DeepMind.

Was ist StarCraft 2?

StarCraft 2 ist ein Echtzeitstrategiespiel von Blizzard Entertainment und gilt als eines der komplexesten und beliebtesten aller E-Sports-Spiele. Beim Spielen müssen einige Dinge beachtet werden:

Activision Blizzard

1. Micro-Management, auch Micro genannt: Der Spieler muss permanent Dutzende Spielfiguren gleichzeitig auf dem Spielfeld lenken und Befehle erteilen.

2. Macro-Management, kurz Macro genannt: Der Spieler muss eine passende Strategie zum Errichten von Gebäuden, dem Erforschen von Upgrades und dem Bau neuer Spielfiguren entwickeln.

3. Unvollständige Informationen: durch den „Nebel des Krieges“ sind die Aktionen des Gegners meist nicht sichtbar. Eigene Einheiten lassen den Nebel in einem kleinen Umkreis verschwinden. Daher muss man diese in Gebiete des Gegners schicken, um einen Blick auf dessen Taktik werfen zu können. Diese Aktion nennt sich „Scouting“.

4. Das Schere-Stein-Papier-Prinzip: auf jeden Angriff kann mit einer passenden Verteidigung geantwortet werden. Daraus ergibt sich wiederum ein Vorteil für den Gegenangriff.

5. Alles geschieht in Echtzeit: Anders als bei Schach oder Go, müssen beide Spieler gleichzeitig und ohne Pause ihre Aktionen planen und durchführen.

6. Drei verschiedene Rassen: Es gibt drei verschiedene Alien-Rassen, aus denen zu Beginn des Spiels gewählt wird: Protoss,Terran und Zerg. Alle haben ihre Eigenheiten und ermöglichen unterschiedliche Strategien.

Funktion und Spielstärke von AlphaStar

Für Künstliche Intelligenzen stellt diese Vielschichtigkeit eine große Herausforderung dar. AlphaStar muss jedes Mal aus bis zu 1026 möglichen Aktionen wählen, wobei es dazu noch viele Spielzüge gibt, deren Auswirkungen erst nach langer Spielzeit abzusehen sind. Um erfolgreiche Strategien für den Sieg zu entwickeln, musste AlphaStar menschliche Strategien erlernen und weiter erforschen.

Dazu nutzt es verschiedene allgemeine Techniken des maschinellen Lernens, unter anderem das Selbstspiel mit verstärkendem Lernen (reinforcement Learning) und Imitationslernen, kombiniert mit Neuronalen Netzen. Damit schafft es AlphaStar einen Grandmaster-Level für alle drei Alien-Rassen zu erlangen und spielt besser als 99,8 % der StarCraft-Spieler auf Battle.net.

Die starken Ergebnisse von AlphaStar liefern Beweise dafür, wie allgemeine Lerntechniken KI-Systeme stärken können, sodass sie in dynamischen und komplexen Umgebungen funktionieren können. Diese Ergebnisse sollen in Zukunft auch in der realen Welt anwendbar sein und damit KIs sicherer und robuster machen.

Online-Ressourcen

Github

Seit 2017 gibt es das StarCraft-API PySC2 als Open-Source bei Github. Es entstand aus einer Kooperation von DeepMind und Blizzard Entertainment. Durch die API können Computer mithilfe von Feature-Karten direkt Informationen erhalten, ohne die Spielgrafik auswerten zu müssen. Eine Feature-Karte kann beispielsweise aus einer Matrix bestehen, dessen Zellen den Typ einer Spielfigur anzeigt (zum Beispiel 0 für „keine Spielfigur“). Diese Daten sind für Computer wesentlich leichter zu verarbeiten. Diverse Künstliche Intelligenzen nutzen seitdem das API PySC2 und treten als StarCraft-Bots gegeneinander an.

Nature

In der Fachzeitschrift Nature hat DeepMind seine Forschungsergebnisse zu AlphaStar veröffentlicht. Darin finden sich Informationen zu den von AlphaStar genutzten Techniken und deren Nutzen.

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