Dziennik Developerski #2: Ruch AI

[SZyMeX]

Cześć wszystkim! Powracamy z kolejnym dziennikiem developerskim Cities: Skylines II, w którym skupimy się na nowej i ulepszonej sztucznej inteligencji ruchu drogowego. Zarządzanie ruchem ulicznym w rozwijającym się mieście było podstawowym aspektem Cities: Skylines i podchodząc do sequela wiedzieliśmy, że chcemy zapewnić wam bardziej zaawansowany system, zarówno w celu uwzględnienia opinii, którymi dzieliliście się przez lata, jak i sprawienia, by miasto wydawało się bardziej realistyczne i żywe.

Mieszkańcy i ruch uliczny to kluczowa część tętniącego życiem miasta. Gdzie ludzie mieszkają, gdzie pracują i jakie miejsca odwiedzają w wolnym czasie? Gdzie znajdują się firmy i skąd pozyskują towary, które sprzedają? Czy ich klienci są obywatelami czy może innymi firmami? W jaki sposób ich klienci je znajdują i czy w pobliżu są inne, lepsze opcje zakupów? Wszystko to i wiele więcej wpływa na ruch uliczny w mieście.

W tym dzienniku deweloperskim przyglądniemy się, jak działa symulacja ruchu i jakie cechy agenci (mieszkańcy, służby i zasoby poruszające się po mieście) biorą pod uwagę przy podejmowaniu decyzji dotyczących wyszukiwania trasy. Zanim zagłębisz się we wszystkie szczegóły, obejrzyj film z najważniejszymi infromacjami poniżej.

RÓŻNICE MIĘDZY CITIES: SKYLINES A CITIES: SKYLINES II

Pathfinding (odnajdywanie tras) działa w Cities: Skylines II w inny sposób niż u jego poprzednika. W Cities: Skylines odnajdywanie ścieżek było oparte na bliskości, co oznaczało, że agenci obliczali swoje miejsca docelowe lub zamawiali usługi na podstawie odległości w linii prostej bez uwzględniania istniejącej sieci drogowej. W przypadku pożaru może to oznaczać, że reagujący wóz strażacki przyjedzie z najbliższej stacji, nawet jeśli miał dłuższą trasę ze względu na sposób, w jaki drogi łączyły go z miejscem docelowym. Dłuższy czas reakcji może z kolei oznaczać, że wóz strażacki nie zdąży na czas, aby powstrzymać rozprzestrzenianie się ognia lub uratować budynek przed zawaleniem. Agenci wybierali najszybszą trasę do miejsca docelowego i trzymali się jej, cierpliwie stojąc w korku - jeśli taki wystąpił - zmieniając trasę tylko wtedy, gdy sieć dróg została zmodyfikowana w sposób powodujący, że ich pierwotna trasa nie jest już opłacalna.

W Cities: Skylines II agenci wybierają trasę na podstawie "kosztu" pathfinding'u. Koszt ten jest obliczany na podstawie wielu czynników, takich jak sieć drogowa miasta, czas podróży, koszt podróży, preferencje agenta i inne, które omówimy bardziej szczegółowo poniżej. Ponadto agenci dostosują swoją trasę w oparciu o zdarzenia po drodze. Mogą zmienić pas, aby ominąć wypadek samochodowy lub zatrzymany pojazd serwisowy bądź też zrobić miejsce dla pojazdu uprzywilejowanego, reagującego na zdarzenie.



Twój układ miasta to tylko część równania, którym agenci decydują, jak się poruszać.


KOSZT PATHFINDING'u
Istotą obliczeń związanych z odnajdywaniem ścieżki są cztery aspekty: czas, wygoda, pieniądze i zachowanie.

Czas jest ważnym czynnikiem przy obliczaniu trasy. Podczas gdy inne czynniki wpływają na odnajdywanie ścieżki, czas jest zwykle tym najważniejszym, ponieważ wszyscy agenci mają tendencję do szukania najszybszej trasy do celu. Biorąc pod uwagę tylko czas podróży, mała droga może być krótsza, ale jej prędkość jazdy będzie niższa niż prędkość jazdy dłuższej autostrady, więc agent wybiera autostradę w większości scenariuszy, jeśli autostrada jest ogólnie szybszą trasą.

Komfort jest kolejnym ważnym czynnikiem w znajdowaniu drogi i obejmuje planowanie trasy tak, aby była jak najbardziej płynna i unikała niepotrzebnych zakrętów na skrzyżowaniach, a także znajdowanie odpowiedniego miejsca parkingowego lub przystanku transportu publicznego, na którym można wysiąść. Komfort jest obliczany bezpośrednio na koszt znalezienia ścieżki, przy czym każda opcja dodaje się do całkowitego kosztu.

Koszt wchodzi w opcje wyszukiwania ścieżek w postaci zużycia paliwa i potencjalnych opłat za parkowanie. Obywatele ważą koszty podróży i parkowania i porównują je z innymi opcjami transportu, a także z chodzeniem pieszo, aby zobaczyć, która opcja jest szybka, wygodna i niedroga. W przypadku pojazdów dostawczych koszt przewożonych przez nie zasobów rośnie wraz z odległością, z której są dostarczane. W rezultacie lokalna sprzedaż zasobów i towarów jest dla firm bardziej opłacalna, ponieważ koszty dostawy są niższe niż przewóz ładunku na połączenie zewnętrzne.

Zachowanie odnosi się do gotowości agentów do podejmowania „niebezpiecznych” decyzji w ruchu drogowym, takich jak na przykład zawracanie ("U-turn", na małych skrzyżowaniach). Obywatele i pojazdy dostawcze są mniej skłonne do podejmowania niebezpiecznych decyzji w ruchu drogowym w celu obniżenia kosztów znajdowania drogi, podczas gdy pojazdy uprzywilejowane mają łagodniejszy model zachowania, dzięki czemu mogą poruszać się po sieci drogowej w sytuacjach awaryjnych i podejmować niebezpieczne decyzje w razie potrzeby.

Pathfinding uwzględnia również grupę wiekową podróżnika. Dla nastolatków najważniejszym czynnikiem są pieniądze: szukają tanich opcji podczas podróży, czy to środka transportu, czy parkowania. Dorośli cenią sobie czas, więc najszybsza trasa jest dla nich zazwyczaj najlepsza. Natomiast seniorzy wolą wysoki poziom komfortu. Dopóki koszt Komfortu jest niewielki, seniorzy zazwyczaj wybierają tę opcję.

Podejmując decyzje, obywatele rozważają wszystkie czynniki związane z poszukiwaniem ścieżki, dążąc do najniższego całkowitego kosztu pathfinding'u.

Pojazdy serwisowe są zamawiane na podstawie najniższego całkowitego kosztu wyszukiwania trasy, a przy składaniu nowych zamówień uwzględniane są odległości wszystkich odpowiednich pojazdów obecnie i w najbliższej przyszłości (np.: gdzie trafią pojazdy po wypełnieniu poprzedniego zlecenie serwisowe). Przykładowo pojazd służb utrzymania ruchu otrzymuje zlecenie naprawy odcinka drogi. Symulacja sprawdza, gdzie w danej chwili znajdują się wszystkie dostępne pojazdy i dokąd prowadzą je ich aktualne zlecenia. Bliższy pojazd może nie zostać wybrany do nowego zlecenia, jeśli inny pojazd jest w drodze do pobliskiej lokalizacji wkrótce po zakończeniu bieżącego zlecenia serwisowego.

Na transport zasobów ma wpływ długość trasy, ponieważ odległość zwiększa koszty, więc firmy starają się wysyłać ładunek jak najbliżej, aby zwiększyć własną marżę zysku. Transport surowców i towarów poza miasto jest kosztowny i może znacznie obniżyć rentowność firm.



Im dalej wysyłasz zasoby, tym droższe jest to dla firm.


WYKORZYSTANIE PASÓW RUCHU
W Cities: Skylines II pojazdy korzystają z większej liczby pasów. Starają się optymalizować wykorzystanie dróg, aby umożliwić jak najbardziej płynny ruch, zajmując wszystkie dostępne pasy podczas podróży do miejsca docelowego. Oznacza to, że jeśli jeden pas na wielopasmowej drodze jest wypełniony pojazdami czekającymi na światłach, nowe samochody wjeżdżające na skrzyżowanie wybierają drugi pusty pas, aby równomiernie wypełnić skrzyżowanie.

Na drogach wielopasmowych pojazdy mogą wyprzedzać wolniejszych uczestników ruchu, gdy symulacja wykryje, że inne pasy są mniej używane. Pojazdy zmieniają również pasy, aby ominąć te całkowicie zablokowane z powodu wypadku drogowego, korka lub zatrzymania pojazdu, takiego jak karetka pogotowia zabierająca pacjenta. Ponadto pojazdy będą próbowały zrobić miejsce dla pojazdu uprzywilejowanego, zjeżdżając na inny pas, jeśli jest to możliwe.



Pojazdy dostosowują się do ruchu na drogach, aby poprawić płynność ruchu


SYMULACJA RUCHU, AGENCI I WYDAJNOŚĆ
Symulacja ruchu w Cities: Skylines II jest złożona. Oprócz obliczania trasy, wszystkie pojazdy i piesi biorą pod uwagę wszystkich pobliskich agentów przez cały czas, gdy poruszają się po ulicach i ścieżkach w mieście. Agenci wielokrotnie podejmują decyzje wpływające na przepływ ruchu podczas podróży, niezależnie od decyzji dotyczącej odnajdywania ścieżki do celu. Obejmują one przyspieszanie wzdłuż ruchu ulicznego, hamowanie w celu zwolnienia, unikanie pojazdów nadjeżdżających z przeciwka podczas skręcania, zmianę pasa ruchu w celu optymalizacji przepływu ruchu oraz podejmowanie decyzji dotyczących znajdowania ścieżki, gdy na pierwotnie zaplanowanej trasie wystąpi nieoczekiwane zdarzenie, takie jak wypadek drogowy.

Oznacza to, że obliczenia odnajdywania ścieżek są liczniejsze i bardziej dogłębne niż w Cities: Skylines, ponieważ agenci mają więcej funkcji wpływających na ich decyzje. Jednak obliczenia są również bardziej wydajne, co skutkuje wyższą wydajnością we wszystkich dziedzinach, ponieważ odnajdywanie ścieżek i symulacja, między innymi obliczenia, wykorzystują teraz całą dostępną moc obliczeniową wielordzeniowych procesorów.

Ponadto, jako znaczące ulepszenie pierwszej gry z serii, Cities: Skylines II nie zawiera sztywnych ograniczeń dla agentów poruszających się po mieście. Ogólnie rzecz biorąc, wydajność symulacji i wyszukiwania ścieżek została znacznie poprawiona, co oznacza, że możliwe są jeszcze większe populacje. Jedynymi prawdziwymi ograniczeniami symulacji są ograniczenia sprzętowe platformy, na której działa gra.


Buduj duże miasta i obserwuj, jak Twoi obywatele podróżują po nich w celach zawodowych jak i rekreacyjnych


ZACHOWANIE NA RONDACH
W ostatnim dzienniku deweloperskim wspomnieliśmy o rondach, opisując między innymi sposób ich budowy, ale to nie jedyna poprawa. Symulacja ruchu uwzględnia również zasady dotyczące wjazdu i wyjazdu z ronda. Pojazdy wjeżdżające na rondo ustępują pierwszeństwa tym, które już się na nim znajdują, jednak tak jak w prawdziwym życiu, pojazdy mogą przejechać przed innym pojazdem, który już się na nim znajduje, jeśli nadarzy się odpowiednia okazja. Jest to część zachowania agentów, którzy zawsze szukają odpowiednich miejsc, aby poprawić płynność ruchu, zmieniając pas ruchu lub przemykając przez skrzyżowanie w ostatniej chwili.



Pojazdy są zawsze gotowe do wykorzystania okazji


WYPADKI DROGOWE
W grze pojawiają się wypadki drogowe, w których pojazdy tracą kontrolę i zderzają się z ruchem ulicznym lub budynkami. Prawdopodobieństwo wystąpienia wypadku jest obliczane dla danego segmentu drogi i jest zwiększane przez czynniki takie jak warunki drogowe, oświetlenie, pogoda i katastrofy. Utrzymywanie dróg w dobrym stanie poprzez korzystanie z usług utrzymania dróg oraz posiadanie oświetlenia ulicznego to dobry sposób na zmniejszenie prawdopodobieństwa wypadków na drodze.

Gdy kontrola wypadkowa zakończy się pomyślnie na odcinku drogi, pojazd na tym segmencie jest wybierany losowo w celu „utraty kontroli”. Pojazd jest pchany w losowym kierunku, zyskując prostą kolizję i fizykę, która pozwala mu uderzać w przeszkody na swojej drodze. Jeśli pojazd zderzy się z innym agentem, on również zyskuje kolizję i fizykę na czas trwania wypadku.

Miejsca wypadków muszą być odpowiednio zabezpieczone i oczyszczone przez policję i służby drogowe. Symulacja wstrzymuje ruch na pasach dotkniętych wypadkiem, a pojazdy czekają, aż droga zostanie oczyszczona, zanim ruszą dalej. Karetki pogotowia mogą również zostać wezwane na miejsce, jeśli wypadek był na tyle poważny, że spowodował poważne obrażenia. Jeśli oczyszczenie miejsca wypadku powoduje korki przez dłuższy czas, agenci mogą ponownie obliczyć trasę, co spowoduje „niebezpieczne” zachowanie i zawracanie w celu znalezienia alternatywnych tras omijających zablokowany pas.


Jeśli dostępna jest większa ilość pasów, pojazdy wykorzystają je, aby ominąć miejsce wypadku.


PARKOWANIE
Parkowanie to nowa funkcja w grze Cities: Skylines II i jeden z czterech głównych aspektów znajdowania trasy. Agenci biorą pod uwagę dostępne miejsca parkingowe, gdy obliczają odnajdywanie ścieżki i decydują, w jaki sposób dojadą do miejsca docelowego. Zwykle najwygodniejszą opcją dla agenta jest możliwość zaparkowania na parkingu budynku, do którego się udaje. Jeśli nie będzie to możliwe, wybiorą inną opcję parkowania lub inny środek transportu. Brak miejsc parkingowych może prowadzić do tego, że obywatele będą preferować inne miejsca na swoją działalność, na przykład wybierając inne lokalizacje na zakupy lub spędzanie czasu wolnego.

Grupy wiekowe mieszkańców mają różne preferencje, jeśli chodzi o komfort podróżowania, czas i pieniądze wydawane na podróż. Parking wpływa na wszystkie te aspekty w taki czy inny sposób. Seniorzy preferują wygodę i jeśli w pobliżu miejsca docelowego znajdują się miejsca parkingowe, najprawdopodobniej wybiorą je bez względu na potencjalną opłatę za parkowanie. Dorośli najbardziej martwią się czasem i wybierają miejsca, które znajdują się wzdłuż najszybszej trasy, podczas gdy nastolatkowie mają najmniej pieniędzy, więc wybierają tanie miejsca parkingowe, nawet jeśli oznacza to konieczność pokonania większej odległości lub skorzystania z innych środków transportu, aby dokończyć podróż.

Dla agentów na wybory parkingowe i kalkulacje kosztów wyszukiwania tras mogą mieć wpływ opłaty ustalone dla poszczególnych parkingów i budynków, a także opłaty za parkowanie przydrożne dodawane do dzielnic. Niskie opłaty lub ich brak zachęcają do parkowania dla wszystkich grup obywateli, podczas gdy wysokie opłaty parkingowe sprzyjają obywatelom zamożniejszym.


Parkingi dostępne są w wielu rozmiarach wraz z tymi wielopoziomowymi i podziemnymi


WIDOKI INFORMACYJNE
Cities: Skylines II zawiera dwa widoki informacji, aby pomóc we wczesnej obserwacji ruchu i rozwiązywaniu problemów: widok informacji o ruchu drogowym i widok informacji o drogach.

WIDOK INFORMACJI O RUCHU
Widok informacji o ruchu drogowym pokazuje przepływ i natężenie ruchu w całym mieście, ułatwiając szybkie wykrywanie problematycznych obszarów w sieci drogowej ponieważ korki zabarwiają drogi na czerwono. Przepływ ruchu wskazuje, jak płynnie przepływa ruch w mieście. Wyższa liczba oznacza, że nie tworzą się żadne zatory, a niższa liczba oznacza, że mogą pojawić się potencjalne wąskie gardła. Wreszcie natężenie ruchu pokazuje, ile pojazdów porusza się po sieci drogowej w różnych porach dnia. Duże natężenie ruchu wskazuje na godziny szczytu.


Przełączaj się między Przepływem ruchu a Natężeniem ruchu, aby zobaczyć, jak Twoja sieć obsługuje ruch drogowy

WIDOK INFORMACJI O DROGACH
Widok informacji o drodze zawiera bardziej szczegółowe informacje o pojedynczej drodze, obejmujące jej stan, a także przepływ i natężenie ruchu. Dzięki tym dostępnym narzędziom możliwe jest bardzo precyzyjne ulepszenie sieci drogowej. Jeśli dana droga ma duże natężenie ruchu, najprawdopodobniej jest to główna droga i być może będziesz musiał mieć na nią oko w miarę rozwoju miasta i ulepszyć ją do większego typu, aby zmniejszyć korki w przyszłości.

Stan dróg negatywnie wpływa na prawdopodobieństwo wypadku i prędkość jazdy, zwiększając ryzyko wypadków i spowalniając ruch. Pojazdy do utrzymania dróg utrzymują drogi w dobrym stanie i wolne od śniegu w sezonie zimowym, umożliwiając płynniejszy ruch i bezpieczniejsze podróżowanie.


Sprawdź stan swoich dróg i znajdź pojazdy serwisowe za pomocą Panelu Informacji o Drodze


POJAZDY SERWISOWE
Kiedy pojazdy serwisowe otrzymują polecenia z budynków i odcinków dróg, obliczają odpowiednią trasę do celu. Gdy pojazdy przemieszczają się do miejsca docelowego, wpływają na przebytą trasę i/lub jej otoczenie, na przykład gdy śmieciarka otrzymuje polecenie przejazdu do następnego miejsca docelowego w celu odebrania śmieci, zabiera ona również śmieci po drodze. Podobnie pojazdy do utrzymania dróg będą naprawiać odcinki, które pokonały podczas ich podróży do miejsca docelowego.

Pojazdy uprzywilejowane, takie jak radiowozy policyjne i wozy strażackie, mają dodatkowe zasady wpływające na ich odnajdywanie drogi. Ich zachowanie jest „bardziej niebezpieczne” w porównaniu z obywatelami, innymi pojazdami służbowymi i pojazdami dostawczymi: są w stanie wykonać „nielegalne” zawracanie, jeśli skróci to ich drogę do celu. Jeśli to możliwe, inne pojazdy ustąpią pierwszeństwa pojazdom uprzywilejowanym, zmieniając pasy na drogach wielopasmowych.

Patrole policyjne mają dodatkowe zasady dotyczące ich zachowania, ponieważ mogą ominąć swoje obowiązki patrolowe (zmniejszające prawdopodobieństwo popełnienia przestępstwa na obszarach, przez które przejeżdżają), jeśli ma miejsce sytuacja awaryjna, taka jak rabunek lub wypadek drogowy.

Po wyznaczonych liniach poruszają się natomiast pojazdy komunikacji miejskiej z wyjątkiem taksówek, które mają możliwość swobodnego wybierania tras na zasadach pathfindingu podobnych do pojazdów prywatnych. Początkowo odbierają pasażerów na postojach taksówek, ale po zmodernizowaniu zajezdni taksówek mogą odbierać ich w dowolnym miejscu w mieście.

Operacje pojazdów serwisowych mogą być ograniczone do okręgów stworzonych przez graczy. W takich przypadkach pojazdy odpowiadają na polecenia i reagują na sytuacje awaryjne tylko w wyznaczonych dzielnicach. Każda usługa miejska może obsługiwać jedną lub więcej dzielnic, a także całe miasto (domyślnie).


Jeśli to możliwe, inne pojazdy ustępują pierwszeństwa, aby pojazdy uprzywilejowane mogły szybciej dotrzeć do celu.


RUCH MIĘDZY INNYMI MIASTAMI
W grze występuje również ruch drogowy między innymi miastami, z jednego zewnętrznego połączenia do drugiego. Ten ruch nie przyczynia się do gospodarki miasta, ale może stać się częścią ogólnego przepływu ruchu, gdy miasto się rozrasta, a autostrady są integrowane z miejską siecią drogową. Jeśli gracz zbuduje krótszą trasę między dwoma zewnętrznymi połączeniami, ruch między tymi miastami zmieni się, aby korzystać z nowo utworzonej opcji, jeśli jest to bardziej opłacalne w odniesieniu do wyszukiwania ścieżek.


Możesz dodać nowe połączenia zewnętrzne, gdy dotrzesz do ostatnich "kafelków"

No i w ten sposób znaleźliśmy się na końcu tego dziennika developerskiego. Mamy nadzieję, że zapewnia on wgląd na zachowanie ruchu w Cities: Skylines II i pomoże ci zaprojektować idealne miasta. Sztuczna inteligencja ruchu drogowego była powracającym tematem w Cities: Skylines i czekamy na wasze opinie o bardziej zaawansowanej i realistycznej symulacji ruchu drogowego w Cities: Skylines II. W przyszłym tygodniu poruszymy temat transportu publicznego i transportu towarowego oraz tego, jak integruje się on z Twoim miastem.