Treinando Agentes pra Competir no Pommerman

Pommerman é um jogo onde os jogadores controlam agentes em um ambiente tipo grade. Cada agente começa em um canto do tabuleiro. O jogo é legal porque permite que os jogadores trabalhem em equipe, levando a um jogo estratégico. Os jogadores podem se comunicar com seus colegas, adicionando uma camada extra de cooperação e estratégia.

#Desafios no Pommerman

Jogar Pommerman não é simples. Existem vários desafios que os jogadores enfrentam:

1. Ações Delayed: Quando um agente coloca uma bomba, ela não explode imediatamente. Essa demora exige um timing e planejamento cuidadosos.

2. Recompensas escassas: Os agentes muitas vezes não recebem feedback sobre suas ações até que o jogo termine, o que dificulta aprender com os erros.

3. Recompensas Falsas: Às vezes, os agentes conseguem recompensas pelos erros dos outros, não pelas suas próprias ações, o que pode ser confuso.

4. Visão Limitada: Cada agente só consegue ver uma pequena parte do tabuleiro ao seu redor, o que torna difícil encontrar adversários ou se localizar.

#Sistema de Treinamento em Múltiplas Fases

Para ajudar os agentes a aprenderem a jogar Pommerman de forma mais eficaz, foi desenvolvido um sistema de treinamento em duas partes.

#1. Aprendizado Gradual

Nesta primeira fase, os agentes aprendem habilidades essenciais aos poucos. A ideia é começar fácil e aumentar a dificuldade passo a passo.

• Fase 1: Os agentes praticam com um oponente básico e estacionário. Aqui, eles aprendem a explorar o mapa, coletar itens e destruir barreiras de madeira para criar caminhos.

• Fase 2: Os agentes enfrentam um oponente em movimento que não usa bombas. Isso ajuda a desenvolver estratégias para colocar bombas de forma eficaz enquanto evitam ataques.

• Fase 3: Por fim, os agentes encontram um oponente mais desafiador que também usa bombas. Essa fase é crucial para aprender estratégias defensivas enquanto tentam eliminar os rivais.

Cada fase continua até que um agente ganhe um número definido de jogos. Uma vez alcançado, eles podem passar para o próximo nível de complexidade.

#2. Auto-jogo

Depois de completar o currículo, os agentes entram na fase de auto-jogo, onde enfrentam outros agentes treinados. O objetivo aqui é que os agentes melhorem ainda mais competindo uns contra os outros.

• Um grupo de agentes joga entre si, com os agentes mais fracos sendo substituídos ao longo do tempo por outros mais fortes que se saem melhor nas partidas.

#Enfrentando Desafios

Dois desafios principais são enfrentados por meio deste sistema de treinamento:

1. Recompensas Escassas: Para incentivar a exploração e aprendizado, as recompensas são dadas com base no desempenho. No início, os agentes recebem mais incentivo para explorar ao invés de se concentrar apenas em ganhar. À medida que os agentes melhoram, o foco muda mais para vencer.

2. Correspondência Eficaz: Um sistema de correspondência é criado para emparelhar os agentes de forma eficaz. Com base no desempenho deles, os agentes mais fortes enfrentam os mais fracos para garantir que aprendam e evoluam.

#Treinando os Agentes

Os agentes em Pommerman são treinados usando uma estratégia específica chamada algoritmo ator-crítico, que os ajuda a aprender com suas experiências. O treinamento envolve observar ações e resultados, melhorando gradualmente a tomada de decisões ao longo do tempo.

#Dinâmica do Jogo

Em Pommerman, o tabuleiro mede 11 x 11 quadrados, com paredes de madeira criando barreiras. Os agentes podem colocar bombas que explodem depois de um tempo, criando chamas que podem eliminar os adversários. Durante o jogo, os jogadores podem coletar itens que permitem ganhar vantagens, como bombas extras ou maior alcance de explosão.

O jogo tem dois modos principais:

• Modo Livre: Cada agente compete contra todos os outros, e o último a ficar de pé vence.

• Modo Equipe: Aqui, os agentes são agrupados em duas equipes, trabalhando juntos para eliminar a equipe adversária.

#Observando o Estado do Jogo

Cada agente recebe informações sobre seu entorno em um formato específico. Ele usa uma visão menor do tabuleiro (grade de 9 x 9) ao seu redor para tomar decisões. Essa limitação ajuda os agentes a se concentrarem nas ações próximas e reduz as distrações.

#Sistema de Recompensa

O objetivo de Pommerman é eliminar os adversários. Os agentes ganham recompensas com base em seu desempenho, calculadas a partir de duas ações principais: explorar o tabuleiro e participar de combates.

• Recompensas de Exploração: Dados quando os agentes realizam ações que ajudam a navegar e encontrar os oponentes.

• Recompensas de Jogo: Dadas ao final de uma partida com base em se os agentes ganham, perdem ou empatam.

#Arquitetura de Rede

Os agentes usam uma configuração específica para seu processo de aprendizado. A estrutura inclui várias camadas que ajudam a processar as informações do jogo, permitindo que os agentes reajam efetivamente às condições de jogo que mudam.

A rede de aprendizado consiste em:

• Camadas Convolucionais: Essas ajudam os agentes a analisar o tabuleiro e reconhecer padrões, usando técnicas semelhantes às de processamento de imagem.

• Camada de Memória: Uma camada adicional retém informações de ações anteriores, permitindo que os agentes tomem decisões melhores com base em experiências passadas.

#Resultados Experimentais

Após o treinamento, os agentes são testados contra outras estratégias conhecidas para medir seu desempenho. Os resultados mostram que os agentes treinados superam muitas estratégias existentes, até mesmo aquelas conhecidas por seu bom desempenho.

#Desempenho Contra Outros Agentes

As taxas de vitória são altas contra vários oponentes, incluindo agentes básicos e outras estratégias de aprendizado. Isso indica que o sistema de treinamento desenvolvido não só melhora as habilidades de jogo, mas também capacita os agentes com estratégias competitivas.

#Conclusão

Treinar sistemas multi-agente para jogar Pommerman é um processo complexo, mas recompensador. A abordagem dupla de aprendizado gradual seguida de auto-jogo permite que os agentes desenvolvam uma variedade de habilidades aos poucos. Enfrentar desafios como recompensas escassas e correspondência aprimora ainda mais o aprendizado.

Por meio de um treinamento direcionado, os agentes conseguem aprender a se comunicar e cooperar efetivamente em um ambiente competitivo, levando a maiores sucessos no campo de batalha de Pommerman.