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Vier Gewinnt

Regeln

  1. Auf einem Feld aus 7 Spalten und 6 Zeilen werfen zwei Spieler abwechselnd einen Stein in eine noch nicht belegte Spalte.
  2. Der Stein fällt nach unten bis er auf einen anderen Stein oder den Boden trifft.
  3. Sobald ein Spieler eine Reihe aus vier ununterbrochenen Steinen bildet (waagerecht, senkrecht oder diagonal), gewinnt er das Spiel.
  4. Kann kein Spieler vier Steine in eine Reihe bringen und sind alle Spalten belegt, so endet das Spiel unentschieden.

Auftrag

Erstelle ein Vier-Gewinnt-Spiel, das über die Konsole von zwei Spielern gespielt werden kann. Optional kann das Spiel auch über eine GUI gespielt werden. Programmiere einen KI-Gegner, der gegen einen menschlichen Spieler antreten kann. Der KI-Gegner soll wahlweise zuerst oder als zweiter Spieler das Spiel beginnen.

Meilensteine

  1. In einem Pflichtenheft werden die Eigenschaften festgehalten, die realisiert werden sollen. Erstelle ein Pflichtenheft und halte dort die wichtigen Aspekte für ein Vier-Gewinnt-Spiel fest.
  2. Entwickle ein Klassenmodell und zeichne ein Klassendiagramm.
  3. Stelle den ersten Zug in einem Sequenzdiagramm dar. Nutze die Methoden der Klassen aus dem Klassendiagramm.
  4. Stelle die Methode, welche die Gewinnüberprüfung realisiert, in einem Aktivitätsdiagramm dar.
  5. Entwickle einen Entwurf für die Benutzeroberfläche des Spiels - Konsole oder GUI.
  6. Setze den Entwurf der grafischen Oberfläche mit der Konsole, PySimpleGUI oder guizero um.
  7. Setze die Gewinnbedingung und Spiellogik in einem Programm um.
  8. Ergänze das Spiel um einen Computergegner.

Computergegner

Es ist spannend gegen einen anderen Menschen zu spielen. Aber können wir auch einen Computergegner entwickeln? Victor Allis beschrieb in seiner Masterarbeit, wie ein perfekter Computerspieler aussehen kann. Das Verfahren ist nicht ganz einfach. Daher wollen wir zunächst probieren, einen Gegner zu programmieren, der vielleicht nicht perfekt aber doch möglichst gut spielen kann.

Visualisierung einer perfekten Gewinnstrategie

  1. Gegner 1: Er wirft zufällig in ein beliebige Spalte.
  2. Gegner 2: Der Gegner bewertet die unterschiedlichen Stellungen, die sich nach einem Einwurf ergeben und wirft in die Spalte mit dem besten Zug. Ein 3er im nächsten Zug ist z.B. besser als ein Zug, in dem kein 3er entsteht.
  3. Gegner 3: Für jede Spalte werden zufällig 100 Spiele gespielt und geschaut, wie oft das Spiel aus dieser Stellung heraus gewonnen werden kann. Die Spalte mit den meisten Gewinnen wird dann gewählt.1)
  4. Gegner 4: Kannst du dir eine weitere Strategie für eine „intelligenten“ Computergegner ausdenken?
  5. Der Sweet Learning Computer2) ist ein einfacher „Computer“, der mit Hilfe von Süßigkeiten lernt, ein einfaches Spiel zu spielen, das an Tic-Tac-Toe erinnert. Versuche, die Regeln zu verstehen und bringe dem Computer das Spiel bei. Lässt sich diese Strategie auch für das Vier Gewinnt Spiel übertragen?

Neuronale Netze

Neuronale Netze lösen viele Versprechen an künstliche Intelligenzen ein. So funktioniert auch die Bildersuche von Google auf Grundlage eines neuronales Netzes. Den Lernprozess haben die Entwickler von Google in einem beeindruckenden Video festgehalten.

KI und die Zukunft

Und was kommt nach den künstlichen Intelligenzen? Kommen irgendwann Systeme, die klüger sind als der Mensch - vielleicht sogar klüger als alle Menschen zusammen? Und wann ist es soweit? Der Artikel The AI Revolution: The Road to Superintelligence beschreibt interessante Erkenntnisse aus dem Bereich der künstlichen Super-Intelligenzen und dem, was danach kommt. Bisher sehen die Ergebnisse noch wenig vielversprechend aus, wie das Beispiel des Kurzfilms Sunspring zeigt. Dessen Drehbuch wurde von einer KI aufbauend auf einem neuronalen Netz geschrieben.

Historie

Bereits 1950 gab es erste Ansätze des Maschinenlernens. Claude Shannon zeigt in dem Video Claude Shannon demonstrates machine learning, wie eine mechanische Maus mit einfachen Schaltungen ein Labyrinth erkunden kann.

Fundstücke

Systeme bzw. deren Entwickler müssen vielleicht auch moralische Entscheidungen treffen. Die moral machine zeigt, wie derartige Entscheidungen aussehen können.

Ein Dilbert Comic zeigt, wie er eine künstliche Intelligenz geschaffen wurde, die einer menschlichen Intelligenz erschreckend nah kommt.

Ein Vier Gewinnt spielender Roboter, der von einem Raspberry Pi angesteuert wird.

Speicherbedarf abschätzen

In dem Video Speicherbedarf abschätzen (nur mit einem entsprechenden Office365-Account abrufbar) wird die Frage nach dem Speicherbedarf eines oder mehrerer Spielbretter erörtert.

schule/vier_gewinnt.txt · Zuletzt geändert: 29.04.2020 12:28 von Marco Bakera