AI技術(shù)支持下的益智類(lèi)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)研究

魏麗娟

(山西工程職業(yè)學(xué)院,山西 太原 030032)

0 引言

AI技術(shù)現(xiàn)已逐漸滲透在各個(gè)領(lǐng)域中,并展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力和價(jià)值。例如,醫(yī)療領(lǐng)域的AI可以輔助醫(yī)生深度分析醫(yī)學(xué)影像以檢測(cè)癌細(xì)胞;金融領(lǐng)域的AI助力于風(fēng)險(xiǎn)管理和欺詐檢測(cè);而在零售行業(yè),AI技術(shù)使得個(gè)性化推薦成為可能[1]。然而,當(dāng)AI技術(shù)轉(zhuǎn)向益智類(lèi)計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域時(shí),盡管AI有潛力為用戶(hù)帶來(lái)深入和個(gè)性化的體驗(yàn),但其實(shí)現(xiàn)和整合并不是無(wú)困難。目前仍有許多益智類(lèi)軟件在嘗試融入AI技術(shù)時(shí),面臨著如何準(zhǔn)確捕捉和響應(yīng)用戶(hù)需求、如何確保用戶(hù)隱私以及如何使體驗(yàn)更加人性化等諸多挑戰(zhàn)。以上問(wèn)題進(jìn)一步說(shuō)明,益智類(lèi)計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)不僅僅是將AI技術(shù)融入其中,更多的是需要考慮如何更好地服務(wù)于用戶(hù)。因此,本研究旨在詳細(xì)探索AI技術(shù)在益智類(lèi)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)中的具體應(yīng)用與價(jià)值,同時(shí)著重指出該領(lǐng)域當(dāng)前存在的問(wèn)題,以為開(kāi)發(fā)者提供新的啟示和思考方向,推動(dòng)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新。

1 AI技術(shù)在益智類(lèi)軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用價(jià)值

隨著人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展,其在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可。尤其是在益智類(lèi)軟件領(lǐng)域,AI技術(shù)的引入與應(yīng)用日益顯現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和潛在價(jià)值。人工智能技術(shù)為益智類(lèi)軟件提供了更加精細(xì)和個(gè)性化的用戶(hù)體驗(yàn)。傳統(tǒng)的益智軟件大多基于固定的算法和邏輯,對(duì)所有用戶(hù)呈現(xiàn)相同的挑戰(zhàn)和內(nèi)容。AI技術(shù),尤其是機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)方法,使得軟件能夠識(shí)別和學(xué)習(xí)用戶(hù)的行為模式,從而為不同的用戶(hù)提供定制化的挑戰(zhàn)和解決方案。這種個(gè)性化的體驗(yàn)不僅能夠更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的需求和興趣,也能夠幫助其在游戲中獲得更多的成就感和滿(mǎn)足感。其次,人工智能技術(shù)為益智類(lèi)軟件帶來(lái)了更高的動(dòng)態(tài)性和智能性。以往的益智類(lèi)軟件大多依賴(lài)于預(yù)設(shè)的關(guān)卡和固定的解題策略,而現(xiàn)代的AI技術(shù)則可以實(shí)時(shí)生成新的挑戰(zhàn)和關(guān)卡,根據(jù)用戶(hù)的解題策略進(jìn)行調(diào)整,使得游戲的難度和趣味性得到動(dòng)態(tài)平衡。這不僅增加了益智軟件的可玩性和持久性,也為用戶(hù)提供了更多的探索和發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)。最后,AI技術(shù)的應(yīng)用為益智類(lèi)軟件開(kāi)發(fā)提供了新的思維和創(chuàng)新方向。傳統(tǒng)的益智軟件開(kāi)發(fā)往往受限于現(xiàn)有的算法和技術(shù),而AI技術(shù)的引入為開(kāi)發(fā)者打開(kāi)了一個(gè)新的領(lǐng)域,使其能夠從更宏觀(guān)和深入的角度考慮問(wèn)題并找到解決方案。這種跨界的思維方式和技術(shù)融合為益智軟件的創(chuàng)新和發(fā)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力和潛力。因此,基于A(yíng)I技術(shù)的益智類(lèi)軟件開(kāi)發(fā)不僅提高了軟件的智能性和用戶(hù)體驗(yàn),也為其開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新提供了全新的機(jī)會(huì)和方向。

2 益智類(lèi)軟件中AI技術(shù)的基本組成

表1 益智類(lèi)軟件中AI技術(shù)的基本組成

從表1中可以看出,AI技術(shù)在益智類(lèi)軟件中的組成形式多種多樣,以“Elevate”為例,Elevate是流行的大腦訓(xùn)練應(yīng)用。其中,AI技術(shù)中的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)被應(yīng)用于為用戶(hù)提供個(gè)性化的訓(xùn)練建議?？筛鶕?jù)用戶(hù)的練習(xí)表現(xiàn)和習(xí)慣,算法為用戶(hù)推薦最合適的訓(xùn)練項(xiàng)目,從而實(shí)現(xiàn)最大化訓(xùn)練效果。對(duì)于一些以文字或語(yǔ)言為主的益智類(lèi)游戲,AI技術(shù)中的NPL技術(shù),也可更好地輔助軟件理解用戶(hù)輸入內(nèi)容,從而提供合適的詞語(yǔ)挑戰(zhàn)或反饋。特別是在拼圖或圖像相關(guān)的益智類(lèi)游戲中,AI技術(shù)也可憑借深度學(xué)習(xí),使得游戲的AI對(duì)手能夠更好地適應(yīng)用戶(hù)的策略,提供更具挑戰(zhàn)性的游戲體驗(yàn)[3]。由此可見(jiàn),益智類(lèi)軟件中AI技術(shù)的組成,可為益智類(lèi)軟件提供較為強(qiáng)大的技術(shù)支持,使軟件更加智能、交互性更強(qiáng),從而極大地提高了用戶(hù)的使用體驗(yàn)。

3 AI技術(shù)支持下的益智類(lèi)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)

為進(jìn)一步推動(dòng)益智類(lèi)計(jì)算機(jī)軟件的智能化轉(zhuǎn)型,以下以“怪物獵人”為例,從AI框架設(shè)計(jì)模式、關(guān)鍵的AI技術(shù)兩方面,提出AI技術(shù)支持下的益智類(lèi)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)。

3.1 AI框架設(shè)計(jì)模式

“怪物獵人”是一款面向中學(xué)生和大學(xué)生的益智軟件,融合了邏輯思維挑戰(zhàn)、策略規(guī)劃和決策制定環(huán)節(jié)。在游戲中,用戶(hù)面臨一系列由各種虛擬怪物提出的邏輯和數(shù)學(xué)謎題。這些謎題的難度隨游戲進(jìn)度逐漸增加,挑戰(zhàn)用戶(hù)的思維靈活性和應(yīng)變能力[4]。因本次設(shè)計(jì)面向的人群為中學(xué)生和大學(xué)生,所以本游戲旨在在趣味中培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生的邏輯思維和數(shù)學(xué)能力。例如,某個(gè)怪物可能提出一個(gè)涉及概率論的問(wèn)題,要求用戶(hù)在限定的時(shí)間內(nèi)找出正確答案。用戶(hù)可以選擇單人挑戰(zhàn),也可以與其他用戶(hù)合作,采取團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式解決更為復(fù)雜的問(wèn)題。

本設(shè)計(jì)引入了層次化決策樹(shù)設(shè)計(jì)模式。此模式融合了傳統(tǒng)決策樹(shù)的結(jié)構(gòu)化特點(diǎn)與行為樹(shù)的多場(chǎng)景適應(yīng)性,使得每個(gè)怪物都能根據(jù)用戶(hù)的答題情況和游戲環(huán)境作出相應(yīng)的響應(yīng)。具體實(shí)現(xiàn)中,每個(gè)怪物都被賦予了不同的問(wèn)題屬性和難度等級(jí)。例如,一只“火焰龍”可能代表著高階的代數(shù)題目。當(dāng)用戶(hù)面對(duì)“火焰龍”并嘗試解答一個(gè)代數(shù)題目時(shí),系統(tǒng)會(huì)即時(shí)評(píng)估用戶(hù)的答題表現(xiàn),如回答速度、答題準(zhǔn)確率,甚至參考用戶(hù)的歷史答題數(shù)據(jù)。基于這些數(shù)據(jù),層次化決策樹(shù)會(huì)動(dòng)態(tài)地為用戶(hù)選擇下一步的挑戰(zhàn)。若用戶(hù)輕松擊敗“火焰龍”,那么下一個(gè)怪物可能會(huì)帶來(lái)更高難度的題目;反之,系統(tǒng)會(huì)適當(dāng)降低難度,確保用戶(hù)的游戲體驗(yàn)不會(huì)因?yàn)檫B續(xù)的失敗而受挫。

同時(shí),為了進(jìn)一步增強(qiáng)游戲的吸引力,框架還融入了機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。這些算法可持續(xù)地從用戶(hù)的答題數(shù)據(jù)中提取模式,不斷地優(yōu)化問(wèn)題的難度、類(lèi)型和出題順序。隨著時(shí)間的推移,系統(tǒng)會(huì)對(duì)用戶(hù)的知識(shí)盲點(diǎn)和強(qiáng)項(xiàng)有更深入的了解,從而為用戶(hù)帶來(lái)更為個(gè)性化、更具挑戰(zhàn)性的體驗(yàn)。

3.2 關(guān)鍵的AI技術(shù)

“怪物獵人”作為一款益智類(lèi)游戲,注重在提供娛樂(lè)的同時(shí),培養(yǎng)用戶(hù)的思維和反應(yīng)能力。其關(guān)鍵的AI技術(shù)主要圍繞動(dòng)態(tài)題目生成和用戶(hù)行為分析兩大核心展開(kāi)。

(3)由于鋼筋混凝土大梁下未設(shè)梁墊，而是直接擱置在磚墻上，導(dǎo)致大梁下墻體出現(xiàn)了豎直的裂縫，故在梁下增加扶壁柱來(lái)加強(qiáng)墻體，增大梁下墻的受力面積。

3.2.1 動(dòng)態(tài)題目生成

動(dòng)態(tài)題目生成是AI技術(shù)的關(guān)鍵體現(xiàn),在實(shí)際使用中,AI技術(shù)根據(jù)用戶(hù)的答題歷史、時(shí)間、精度和其他參數(shù)實(shí)時(shí)創(chuàng)建新的題目,確保每個(gè)用戶(hù)都面臨與其技能和知識(shí)相匹配的挑戰(zhàn)。其核心原理在于對(duì)知識(shí)點(diǎn)的分析、用戶(hù)能力的評(píng)估以及題目難度的調(diào)整。首先,AI技術(shù)會(huì)對(duì)題庫(kù)中的題目進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)標(biāo)簽化。例如,數(shù)學(xué)題可以分為“代數(shù)”“幾何”“算術(shù)”等。其次,AI技術(shù)通過(guò)對(duì)用戶(hù)過(guò)去的答題記錄進(jìn)行分析,確定用戶(hù)在各個(gè)知識(shí)點(diǎn)上的強(qiáng)項(xiàng)和弱項(xiàng)。最后,對(duì)于用戶(hù)的弱項(xiàng),系統(tǒng)會(huì)生成中低難度的題目;對(duì)于強(qiáng)項(xiàng),則生成中高難度的題目,確保挑戰(zhàn)和學(xué)習(xí)并重。

例如,假設(shè)一名用戶(hù)在處理“代數(shù)”相關(guān)題目時(shí)頻繁出錯(cuò),但在“幾何”方面表現(xiàn)出色。系統(tǒng)會(huì)首先從題庫(kù)中抽取或生成一些基礎(chǔ)的代數(shù)題目,同時(shí)提供一些較為復(fù)雜的幾何題目。這樣不僅幫助用戶(hù)在弱點(diǎn)上得到加強(qiáng),還能讓其在強(qiáng)項(xiàng)上繼續(xù)受到挑戰(zhàn)。主要代碼示例:

def dynamic_question_generation(player_profile):

if player_profile['algebra_weakness']:

question=basic_algebra_question_generator()

elif player_profile['geometry_strength']:

question=advanced_geometry_question_generator()

else:

question=random_question_generator()

return question

3.2.2 用戶(hù)行為分析

用戶(hù)行為分析是“怪物獵人”中關(guān)鍵的AI技術(shù)之一,目的在于理解和預(yù)測(cè)用戶(hù)的行為,以?xún)?yōu)化游戲體驗(yàn)和增強(qiáng)用戶(hù)的挑戰(zhàn)性。通過(guò)捕獲和分析用戶(hù)在游戲中的行為數(shù)據(jù),系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩?hù)提供更加個(gè)性化的挑戰(zhàn)和幫助。其核心原理在于對(duì)數(shù)據(jù)的捕獲、模式的識(shí)別以及行為的預(yù)測(cè)。首先,系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶(hù)的行為,如選擇的路徑、面對(duì)的敵人、使用的策略、答題時(shí)間等[5]。其次,AI技術(shù)自動(dòng)分析捕獲到的數(shù)據(jù),識(shí)別用戶(hù)的行為模式,例如,用戶(hù)是否經(jīng)?；乇苣撤N怪物,或是對(duì)某類(lèi)題目總是答錯(cuò)。最后,AI技術(shù)再基于用戶(hù)以往的行為模式,預(yù)測(cè)他們下一步可能的行為或選擇。

例如,假設(shè)用戶(hù)在與某一特定類(lèi)型的怪物對(duì)戰(zhàn)時(shí)總是選擇避讓而不是攻擊。系統(tǒng)識(shí)別到這一模式后,可能會(huì)為用戶(hù)提供與這種怪物相關(guān)的策略建議或是增加相關(guān)題目的出現(xiàn)頻率,以幫助用戶(hù)克服這一難點(diǎn)。另外,如果系統(tǒng)檢測(cè)到用戶(hù)在某個(gè)知識(shí)點(diǎn)上的題目反應(yīng)時(shí)間超過(guò)了平均水平,可能會(huì)推測(cè)用戶(hù)對(duì)此知識(shí)點(diǎn)不夠熟悉,并據(jù)此調(diào)整游戲內(nèi)容。主要代碼示例:

def analyze_player_behavior(player_data):

if player_data['avoided_enemy_type']== 'specific_monster':

advice=provide_strategy_for_specific_monster()

elif player_data['average_response_time'] >threshold:

topic=identify_weak_knowledge_point(player_data)

advice=provide_assistance_on_topic(topic)

else:

advice=random_advice_generator()

return advice

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,本文通過(guò)詳細(xì)地研究AI技術(shù)在益智類(lèi)軟件中的組成,明確了AI技術(shù)在此類(lèi)軟件中的應(yīng)用能力,并以“怪物獵人”為例,詳細(xì)闡述AI技術(shù)支持下的益智類(lèi)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)思路,旨在為AI技術(shù)在同類(lèi)型計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用研究提供參考借鑒。同時(shí),根據(jù)研究可知,AI技術(shù)在益智類(lèi)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)中,不僅可以作為一種技術(shù)工具,更是一種能深化用戶(hù)體驗(yàn)、使游戲更加個(gè)性化和智能化的有效手段。因此,對(duì)于未來(lái),隨著AI技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和普及,益智類(lèi)計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)將會(huì)有更加深入和廣泛的應(yīng)用,進(jìn)而為用戶(hù)提供更加豐富、個(gè)性化和有挑戰(zhàn)性的體驗(yàn),推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。