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Formation Introduction à

l’IA de “bas niveau”

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Exemples d’application de la simulation pour la formation

Sécurité civile– Formation à l’évacuation de lieux publics

– Intervention des premiers secours

– Organisation des secours

– Prévention du “sur-accident”

Industrie– Planification de la production

– Préparation d’intervention

– Organisation de la sécurité

Sécurité du territoire– Formation à l’intervention

– Entrainement à “l’usage de la force”

– Formation à la gestion de foule

Militaire– Formation au “convoi”

– Formation au maintien de la paix

– Entrainement à la guérilla en millieu urbain

– Formation à l’utilisation des moyens de la “guerre électronique”.

La mise en situation réaliste

prime sur le comportement

émotionnel “humain” des

acteurs

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L’IA permet de contrôler et de piloter les “personnages non-joueurs”

Simulation avec joueur :– Les PNJ comme personnages “principaux”

• En interaction directe avec le joueur (police, formation aua convoiu, guérilla urbaine)• Membre de l’équipe du joueur (équipe de pompiers, bataillon militaire, groupe d’intervention,

équipe de maintenance)

– Les PNJs comme “second rôles” :• Pas d’interaction directe avec le joueur, mais essentiel pour l’efficacité de la simulation (foule

dissimulant un individu dangereux, opérateurs dans l’industrie interférant avec une équipe de maintenance, passants dans une opération de police)

– NPCs comme personnages annexes : • Aucune interaction, mais nécessaires pour le réalisme de la simulation (piétons dans un

simulateur de conduite)

Simulation sans joueur : – Les PNJs deviennent l’objectif de la simulation

• Préparation de mission• Etude de mouvement de foule

Le défi de l’IA : permettre à de nombreux personnages d’interagir de façon réaliste EN TEMPS REEL

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Les composants d’une simulation

Interface joueur, instructeur, autres systèmes…

Calcul des mouvements des objets affects par les lois de la physique

Sons (stereo, 3D…)

Chef d’orchestre

Affichage de la scène, avec le niveau d’information visuelle approprié (niveau de détail, animations, effets spéciaux, camera…)

Calculs de fumée, de bruit, modules de communication, systèmes de vision radar, sonar, nocturne, communication …

Moteur de simulation

ScénarioDiversSons

IA

Moteur de visu 3D

Moteur de son

Interfaces

Moteur de physique

Eléments statiques

Eléments dynamiques

Capteurs

Divers

Percevoir, décider, agir

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Moteur de simulation

Moteur de visu 3D

Moteur de son

Interfaces

Moteur de physique

IA

Le rôle de l’IA n’est pas de reproduire l’humain

DiversSons Eléments statiques

Scénario Eléments dynamiques

Capteurs

Divers

IA de haut niveau

Emotions Apprentissage Adaptation Interprétation “Facteurs humains”

« cerveau droit » (aléatoire, intuitif, holistique, synthétique, subjectif, considère l’ensemble)

Sujet majeur de recherche, applications limitées en simulation

Comportement de bas niveau

Suivre un chemin Courir, marcher, Aller vers, tourner,

regarder S’agenouiller,

ramper, Tirer

Acceptable pour quelques PNJs, le réalisme dépendant de la qualité et de la complexité du scénario (coordination des

actions, réalisme des personnages) Difficile à modifier, et à transférer d’une simulation à

l’autre

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Moteur de simulation

IA

Capteurs

Divers

Moteur de visu 3D

Moteur de son

Interfaces

Moteur de physique

Virtual Characterbehaviour

Calcule les éléments nécessaires pour le processus de décision autonome de chaque entité

Prend la décision Propose l’action

résultante

L’IA pour la simulation : comportement de haut niveau ou IA de bas niveau

DiversSons Eléments statiques

Scénario Eléments dynamique

s

Démo des gardes du corpsBody Guards Demo

Démo des araignées Body Guards Demo

IA de bas niveau

Approche « cerveau gauche » (logique, séquentiel, rationnel, analytique, objectif, regarde les détails…)

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L’IA permet d’exécuter un scénario de façon réaliste

Moteur de simulation

IA

Capteurs

Divers

Moteur de visu 3D

Moteur de son

Interfaces

Moteur de Physique

AutresSons Elements statiques

Scénario Eléments dynamiques

Exécuter un ordre complexe

Coordonner avec les autres

S’adapter à l’environnement

Prendre des décisions autonomes

Comprendre l’environnement

Percevoir l’environnement

L’IA autorise une complexité sans limite, et réduit les coûts de production de la simulation

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Les simulations doivent prendre en compte les spécificités culturelles et régionales

Les comportements varient selon les cultures, l’environnement, et la formation (éducation, entrainement) :

– Un soldat et un civil ne fuient pas pareil– Chaque pays a une doctrine militaire spécifique– Les règles de conduite diffèrent selon les pays– Les habitudes de conduites, les comportements de foule sont spécifiques à chaque pays– L’organisation des espaces publics dépend de leur destination (immeuble, pont, stade, centre

commercial, aéroport, station de métro, de train)

Cependant

l’IA a besoin de “services de base” puissants et rapides, pour produire des comportements réalistes, fluides, continus et naturels :

– Calcul de chemin optimum (“au plus court, sous contraintes…)– Suivi de chemin, lissage– Evitement dynamique– Comportement d’équipe– Adaptation à la modification dynamique de la topologie…

L’IA est un mélange de briques de comportement paramétrables et adaptables, de services d’analyse topologique,

et d’algorithmes puissants

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Complex behaviours can not be scripted

Production chain– Creating and animating a crowd is possible, but very much time consuming

• Create entities• Create by hand the path for each entity• Create a script for each entity (to control starting point, speed…)

– Some constrains are extremely complex to solve• Make sure that paths will take into account obstacles• Change behaviour when an exogenous event occurs• Move many people avoiding each others• Keep behaviour realistic when environment changes (a pedestrian can not keep walking quietly

in the middle of a shoot out)

Predictability– Sometimes, predictability is wanted (like in basic fire-arm trainer for police, for

procedure training and rehearsal)

– In most cases, predictability kills the purpose of training

– AI can introduce any level of unpredictability, from fully random to linked to player’s behaviour

– But AI can also be completely repeatable

Past a certain level of complexity and realism, AI becomes a necessity

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Perception is key for behaviour, and requires pre-processed topological data

Perception Decision ActionUnderstand situation Decide what to do Do it

Production constraints

Behavior generation paradigm

Real time analysis of 3D rendering data is too costly

Production of 3D topological data by extracting 3D AI data from 3D terrain data

Pre-processing for dynamic analysis

Distributed environment, easy integration, generic architecture

Easy modification of scenario

3D topology representation of the world for each kind of entity

3D topology analysis for « intelligent » perception (not « blind man with a stick »)

Other perceptions Hear, smell… Other NPCs.

A scenario to follow Individual goal Team goal

Action capability (« tool-box »)

A brain to think Decide for an action Chose the

appropriate path

Decision is turned into “next frame intended movement”

The laws of physics are solicited through the physics engine

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Example of application: Homeland security

Building design– Passenger flow simulation (airports, railway or tube stations, shopping centers)– Bottlenecks evaluation in emergency evacuation (railway station, tube station, sky

scrapers, stadiums)– Test of traffic signals – Test of CCTV cameras positioning– Training of security, first aid and firemen

Urban design– Traffic simulation– Exceptional event simulation (sport event, public display)– Realistic visualisation of urban environment

“Sensitive” locations design and operation– Plant design: traffic study during construction– Plant operation: maintenance scenario evaluation, operation rehearsal, training– Critical scenario evaluation: terrorist threat, accident, emergency evacuation

Most simulation require full 3D Most simulation require real time (training)

Most simulations require AI (large number of NPCs)

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Merci de votre attention