有限狀態(tài)機(jī)時(shí)代終結(jié)的10大理由

作者：alexjc

譯者：賴勇浩（戀花蝶）

原文地址：http://aigamedev.com/questions/fsm-age-is-over

本文最初發(fā)表于戀花蝶的博客（http://blog.csdn.net/lanphaday），如蒙轉(zhuǎn)載，敬請保留全文完整，包括本聲明。

經(jīng)過幾個(gè)月的發(fā)展， AiGameDev.com形成了一個(gè)小有氣候的社區(qū)，謝謝大家支持！每個(gè)周五，我將抽出時(shí)間來回答大家的問題，你可以在blog和論壇 上提問。

有限狀態(tài)機(jī)在過去十年里變得非常流行，游戲開發(fā)者用它開發(fā)了很多極具趣味的游戲。但再好的事情也有個(gè)結(jié)束，是否到了使用比 FSM更好的技術(shù)來完成 AI 邏輯的時(shí)代了？

本周的問題是一個(gè)評論，erm@duh.org提出了一個(gè)與周三的教程系列有關(guān)的有趣話題，讓我把它改得更有建設(shè)性一些：

?“據(jù)我所知很多領(lǐng)域（如游戲業(yè)界）都使用有限狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)游戲 AI。為什么你不用它來實(shí)現(xiàn)這個(gè)模擬游戲里的狗的行為？”

這個(gè)教程使用行為樹來體現(xiàn)它與狀態(tài)機(jī)的不同，而且游戲 AI開發(fā)者也能夠從中得到分級邏輯的好處。

當(dāng)然我們也可以用有限狀態(tài)機(jī)（FSM）來構(gòu)建相同的行為。但業(yè)內(nèi)人士都知道這一技術(shù)在邏輯增長時(shí)有多么有脆弱。遠(yuǎn)離 FSM 是避免游戲項(xiàng)目變得一塌糊涂的選擇！

非正統(tǒng)

問題： 構(gòu)建 FSM 的方式對于不同的軟件工程師而言是完全不同的流程。是的，概念上它是“設(shè)計(jì)師友好”的，但實(shí)際上應(yīng)用 FSM 需要應(yīng)用非常多的編程知識和細(xì)節(jié)。

原因： FSM 要求每一個(gè)狀態(tài)明確地轉(zhuǎn)換到另一狀態(tài)。沒有一個(gè)編程語言需要這樣，語言本身的語義就隱含了所有轉(zhuǎn)換（如C++編譯器從語句構(gòu)造執(zhí)行指令序列）。

過于底層

問題： 編輯FSM的邏輯非常底層，而且機(jī)械性十足。我們常常會發(fā)現(xiàn)自己總是在構(gòu)建相似的行為，而且這會花費(fèi)我們大部分時(shí)間。

原因： 我們所能做的僅是編輯從一狀態(tài)到另一狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，而無法做出更高層次的模式導(dǎo)致頻繁重復(fù)相似的序列或條件。有限狀態(tài)機(jī)的世界不存在元編程（Meta-programming）。

邏輯受限

問題： 有限狀態(tài)機(jī)形式固定，從而導(dǎo)致計(jì)算受限（又稱為非圖靈完備）。這意味著我們不能像計(jì)數(shù)一樣做事。

原因： 如果我們把事件當(dāng)作符號，我們只能用有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)識別正則文法，這一方法下一個(gè)正則表達(dá)式不能識別某些類別的文本模式。同樣，有限狀態(tài)機(jī)僅能作為正則語言的傳感器。

需要自定義擴(kuò)展

問題： 游戲開發(fā)者在實(shí)踐中經(jīng)常需要擴(kuò)展 FSM 才能將其用于項(xiàng)目，然而這并不容易被理解，甚至還缺乏文檔。這是與FSM的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)并不相同。

原因： 因?yàn)?FSM 受限于理論，開發(fā)者必須自行增加功能擴(kuò)展以實(shí)現(xiàn)確定的某些特性。這意味著要用編程語言去實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器和任何形式的內(nèi)存對象。

難以標(biāo)準(zhǔn)化

問題： 不像規(guī)劃器（HTN）或搜索算法（A*），它們能用相關(guān)的通用方法實(shí)現(xiàn)。而 FSM 則非常難以在不同的游戲間重用，甚至在引擎是不同的部分重用也不可能。

原因： 因?yàn)?FSM 是非圖靈完備的， FSM 需要為每一問題自定義特定的解決方案。這使得它們適用度極低，而不像腳本語言一樣能夠很容易地重新打包。

非自主的

問題： 使用 FSM 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)導(dǎo)向的行為需要做很多工作。這是一個(gè)大問題，因?yàn)榇蟛糠钟嗅槍π缘?AI 需要處理長遠(yuǎn)目標(biāo)。

原因： FSM 運(yùn)作于反應(yīng)模式，只能處理事件和觸發(fā)跳轉(zhuǎn)。它們無法自動(dòng)向前（又稱為自主），因此我們必須為所有不同的目標(biāo)手動(dòng)轉(zhuǎn)換。

難以并發(fā)

問題： FSM 難以并發(fā)。當(dāng)并行運(yùn)行多個(gè)狀態(tài)機(jī)，要么死鎖，要么我們通過手工編輯來確保它們在某個(gè)程度上能夠兼容。

原因： FSM 存儲的信息越多在處理外部資源沖突上的問題就越多。使?fàn)顟B(tài)機(jī)并發(fā)的解決方案通常是擴(kuò)展 FSM 自身，把它作為支持邏輯或一套工具來保證并發(fā)安全。

大規(guī)模支持較差

問題： 有限狀態(tài)機(jī)，甚至是分層的，也難以大規(guī)模擴(kuò)展。它們往往是在其中夾雜一大塊邏輯代碼，而非行為編輯模塊化。

原因： FSM 并不利用編程語言提供的用以解決大問題的規(guī)模化特性，同樣地FSM 也難以同步多個(gè)行為模塊。

勞動(dòng)密集型

問題： 用 FSM 實(shí)現(xiàn)任何設(shè)計(jì)都需要做大量工作。甚至狀態(tài)機(jī)本身也有著無數(shù)問題。

原因： 如前所述，應(yīng)對所有挑戰(zhàn)需要花費(fèi)設(shè)計(jì)師的大量時(shí)間，甚至最終這還會成行為中的 bugs的來源！

行業(yè)進(jìn)步

事實(shí)： 許多資深游戲開發(fā)者已經(jīng)不再使用有限狀態(tài)機(jī)，而是使用行為樹之類的可替換方案。

事實(shí)： 現(xiàn)在多個(gè)游戲 AI 中間件提供商致力于規(guī)劃器實(shí)現(xiàn)的 AI，在 2008 年將會見到更多可用的此類產(chǎn)品。

結(jié)論

FSM，就像其它技術(shù)一樣，在游戲開發(fā)的進(jìn)程中占有了應(yīng)得的一席之地。然而，開發(fā)者默認(rèn)使用有限狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn) AI的時(shí)代，已經(jīng)行將結(jié)束。帶有協(xié)程的腳本在今天已經(jīng)極其流行，而分級規(guī)劃器將越來越多地應(yīng)用在游戲及其中間件。

有問題不明白？請教Google大神吧！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的有限状态机时代终结的10大理由的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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