Als das Computerspiel »Doom« im Jahr 1993 auf den Markt kam, stieß es eine Revolution an: Spieler konnten sich völlig frei in einer dreidimensionalen Spielwelt bewegen und dort nach Belieben Zombies und Dämonen abschießen – oder sich über das Netzwerk mit anderen Menschen bekriegen. Der »Ego-Shooter« setzte auch in anderer Hinsicht Maßstäbe: Fans konnten eigene Levels entwerfen und so besonders verschachtelte Arenen für das Katz-und-Maus-Spiel mit der Kettensäge designen.

Mittlerweile gibt es Tausende dieser von Wänden, Decken und Abgründen begrenzten Spielumgebungen. Und künftig könnten es noch deutlich mehr werden: Drei Informatiker des Polytechnikums Mailand haben eine künstliche Intelligenz entwickelt, die eigenständig glaubwürdige »Doom«-Levels baut. Davon berichten sie in einem Online-Aufsatz auf der Plattform arXiv, der noch nicht von unabhängigen Gutachtern geprüft wurde.

Universum aus dem Computer

Zufällig erstellte Welten sind in der Computerspielbranche eigentlich nichts Neues: Zahlreiche moderne Spiele entwerfen solche Umgebungen, Experten sprechen von prozeduraler Generierung. Spiele wie »No Man's Sky« oder »Elite: Dangerous« erzeugen auf diese Weise sogar ein komplettes Universum. Dabei greift der Computer aber stets auf Elemente aus einem von Menschen erstellten Baukasten zurück und setzt diese nach strengen Regeln in zufälliger Anordnung zusammen.

Die neuronalen Netze von Edoardo Giacomello und Kollegen haben hier größere Freiheiten: Sie erlernten die Grundprinzipien des Levelbaus, indem sie rund 10 000 von Menschen designte Levels der Spiele »Doom 1« und »Doom 2« analysierten und jeweils grundlegende Parameter erfassten. Dabei merkte sich die künstliche Intelligenz zum Beispiel, wie groß und hoch die digitalen Umgebungen für gewöhnlich sind und welche Raumaufteilung üblich ist.

Anschließend wagte sich die KI an Eigenkreationen. Mit dem verbreiteten Verfahren der »Generative Adversarial Networks« lernte die Software, welche zufällig generierten Karten denen von Menschen ähneln. Dabei bewertet ein neuronales Netz laufend die Versuche des anderen. Mit der Zeit verinnerlicht das Duo, welche Aktionen sinnvoll sind und das gewünschte Ergebnis näherbringen.

Enge Tunnel und große Hallen

Nach 36 000 Versuchen habe eine so trainierte KI eigenständig Levels entworfen, die spielbar und größtenteils überzeugend gewesen seien, berichten die Forscher. So habe der Computer beispielsweise gelernt, dass gute Doom-Karten sowohl enge Tunnel als auch weitläufige Hallen enthalten. Im Detail gab es bei vielen der Levels aber noch Unstimmigkeiten, heißt es in dem Aufsatz. Dennoch könnte der Ansatz Spieleentwicklern in Zukunft dabei helfen, sich auf die Feinheiten der Level-Entwicklung zu konzentrieren, hofft das Team um Giacomello.

Computerwissenschaftler experimentieren schon länger mit neuronalen Netzen in Spielen: So haben sie beispielsweise auch schon neue Levels der Spieleklassiker »Super Mario« und »Legend of Zelda« kreiert. Dabei seien jedoch andere, weniger elegante Techniken zum Einsatz gekommen als in der Forschungsarbeit zu Doom, schreibt das Mailänder Informatikertrio.

Mittelfristig könnten smarte Algorithmen nicht nur beim Design der Games helfen, sondern auch beim Spielen selbst zu Höchstleistungen auflaufen. So arbeiten Computerwissenschaftler etwa daran, eine ultimative Intelligenz für das komplexe Strategiespiel »StarCraft« zu entwickeln, die selbst Profispieler in ihre Schranken weisen soll.