Формальный подход к пространственно-временному моделированию игровых систем

   Представлен инновационный унифицированный подход к формальному моделированию игровых сущностей и их взаимодействий – FAST-GM (Formal Approach to Spatio-Temporal Game Modeling). Предложенная модель интегрирует темпоральные и вероятностные аспекты, обеспечивая комплексное описание динамики игровых систем. Подход FAST-GM основан на расширенной темпоральной логике и теории вероятностей, что позволяет точно описать сложные игровые механики и их эволюцию во времени. Рассмотрено формальное определение игровых сущностей, их состояний и взаимодействий, а также методы интеграции темпоральных и вероятностных элементов. Особое внимание уделено применению модели для анализа игрового баланса, формальной верификации игровых сценариев и автоматизированной генерации тестовых случаев. Обсуждены масштабируемость и адаптивность модели для различных игровых жанров. Ожидается, что предложенный подход FAST-GM станет значительным шагом вперед в формальном моделировании игровых систем, предоставляя разработчикам мощный инструмент для анализа, верификации и оптимизации игровых механик на различных этапах разработки.

1. Сахибгареева Г.Ф., Кугуракова В.В., Большаков Э.С. Генерация и балансирование игровых механик видеоигр // Науч. сервис в сети Интернет : тр. XXIV Всерос. науч. конф. (19–22 сент. 2022 г., онлайн). М.: ИПМ им. М.В. Келдыша, 2022. С. 455–485. doi: 10.20948/abrau-2022-6.

2. Сахибгареева Г.Ф., Кугуракова В.В. Практики балансирования компьютерных игр // Прогр. сист.: теор. и прил. 2022. Т. 13, № 3. С. 255–273. doi: 10.25209/2079-3316-2022-13-3-255-273.

3. Нурлыгаянов Н.Р., Кугуракова В.В. Подход к созданию корпуса текстов видеоигр на основе универсальной структуры // Электр. библ. 2024. Т. 27, № 4. С. 578–597. doi: 10.26907/1562-5419-2024-27-4-578-597.

4. Левенчук А. Системное мышление. В 2-х т. Т. 1. Екатеринбург: Ridero, 2024. 412 с.

5. Aarseth E. Computer game studies, year one // Game Stud. 2001. V. 1, No 1.

6. Juul J. Half-Real: Video Games between Real Rules and Fictional Worlds. Cambridge, MA: MIT Press. 2005. 248 p.

7. Mateas M., Stern A. Structuring content in the fa¸cade interactive drama architecture // Proc. Artif. Intell. Interact. Digital Entertainment Conf. 2005. V. 1, No 1. P. 93–98. doi: 10.1609/aiide.v1i1.18722.

8. Nelson M.J., Mateas M. Towards a formal game grammar // Proc. 6^th Int. Conf. on Cognitive Modeling. 2008. P. 137–143.

9. Zagal J.P., Mateas M., Fern´andez-Vara C., Hochhalter B., Lichti N. Towards an ontological language for game analysis // Proc. DiGRA 2005 Conf.: Changing Views – Worlds in Play. Tampere: DiGRA, 2005. P. 1–13.

10. Cook D. The chemistry of game design // Game Developer. 2007. URL: https://www.gamedeveloper.com/design/the-chemistry-of-game-design.

11. Bj¨ork S., Holopainen J. Patterns in Game Design. Ser.: Game Development Series. Hingham, MA: Charles River Media, 2005. xvii, 423 p.

12. Brogi A., Canciani A., Soldani J., Wang P. A Petri net-nased approach to model and analyze the management of cloud applications // Transactions on Petri Nets and Other Models of Concurrency XI / Koutny M., Desel J., Kleijn J. (Eds.). Ser.: Lecture Notes in Computer Science. Berlin, Heidelberg: Springer, 2016, pp. 28–48. doi: 10.1007/978-3-662-53401-4_2.

13. Gr¨unvogel S.M. Formal models and game design // Game Stud. 2005. V. 5, No 1.

14. Rakhmankulova V., Kugurakova V. Developing an online tool for balancing video games // Proc. Int. Conf. on Simplicity and Complexity in SMART Automatics and Energy Systems (SMART-SYSTEMS). 2024. P. 1–6.

15. Pnueli A. The temporal logic of programs // Proc. 18^th Annu. Symp. on Foundations of Computer Science (sfcs 1977). Providence, RI: IEEE, 1977. P. 46–57. doi: 10.1109/SFCS.1977.32.

16. Ross S.M. Introduction to Probability Models. 12^th ed. Acad. Press, 2019. 842 p. doi: 10.1016/C2017-0-01324-1.

17. Hansson H., Jonsson B. A logic for reasoning about time and reliability // Formal Aspects Comput. 1994. V. 6, No 5. P. 512–535. doi: 10.1007/BF01211866.

18. Apperley T.H. Genre and game studies: Toward a critical approach to video game genres // Simul. Gaming. 2006. V. 37, No 1. P. 6–23. doi: 10.1177/1046878105282278.

19. Nilsson N.J. Probabilistic logic // Artif. Intell. 1986. V. 28, No 1. P. 71–87. doi: 10.1016/0004-3702(86)90031-7.

20. Fagin R., Halpern J.Y., Megiddo N. A logic for reasoning about probabilities // Inf. Comput. 1990. V. 87, Nos 1–2. P. 78–128. doi: 10.1016/0890-5401(90)90060-U.

21. Sistla A.P., Clarke E.M. The complexity of propositional linear temporal logics // J. ACM. 1985. V. 32, No 3. P. 733–749. doi: 10.1145/3828.3837.

22. Papadimitriou C.H. Games against nature // J. Comput. Syst. Sci. 1985. V. 31, No 2. P. 288–301. doi: 10.1016/0022-0000(85)90045-5.

23. Biere A., Cimatti A., Clarke E., Zhu Y. Symbolic model checking without BDDs // Tools and Algorithms for the Construction and Analysis of Systems (TACAS’99) : Proc. 5^th Int. Conf. / Cleaveland W.R. (Ed.). Ser.: Lecture Notes in Computer Science. V. 1579. Berlin, Heidelberg: Springer, 1999. P. 193–207. doi: 10.1007/3-540-49059-0_14.

24. Biere A., Heljanko K., Junttila T., Latvala T., Schuppan V. Linear encodings of bounded LTL model checking // Logical Methods Comput. Sci. 2006. V. 2, No 5. P. 1–64. doi: 10.2168/LMCS-2(5:5)2006.

25. Henriques D., Martins J.G., Zuliani P., Platzer A., Clarke E.M. Statistical model checking for Markov decision processes // Proc. 2012 9^th Int. Conf. on Quantitative Evaluation of Systems. London: IEEE, 2012. P. 84–93. doi: 10.1109/QEST.2012.19.