序
本文大部分內容都是翻譯自Max Dyckhoff在GDC 2014中的一篇演講，演講題目是《Ellie- Buddy AI In The Last Of Us》，從多個角度去向大家介紹了《最後生還者》中艾麗同伴AI的做法。
題目中的Buddy AI翻譯過來就是同伴AI，同伴AI在很多大作裡都有出現，比如頑皮狗自家《神秘海域4》中的山姆·德雷克、《失落的遺產》中的Nadine、今年索尼《戰神》中的兒子阿特柔斯等等，在這些時刻陪伴在玩家旁邊的角色上使用的AI就是同伴AI。
同伴AI的作用不言而喻，同伴可以幫你戰鬥、可以跟你聊天、平時會在旁邊遊蕩、玩家陷入謎題的時候又會提供幫助，同伴AI涉及的範圍相當之廣，而且根據玩家當前的行為會有不同的AI。而且在功能性之外，同伴AI也是用來刻畫人物性格的重要工具，合情合理的AI才能讓玩家代入到遊戲中去。
原演講的內容相對比較口語化，所以我會把核心內容整理翻譯之後，以可讀性比較高的描述方式寫出來，部分章節我會插入原演講的PPT截圖以方便閱讀、部分內容可能會加上我自己的一些理解。演講的文字量相當大，所以比較方便閱讀我會分成幾個章節來寫，有興趣的話還可以到原連結裡去看：
演講的官方音頻連結：http://www.gdcvault.com/play/1021010/Ellie-Buddy-AI-in-The-Last-of-us
演講的官方PPT連結：http://www.gdcvault.com/play/1020364/Ellie-Buddy-AI-in-The-Last-of-us
演講的視頻有人搬到B站了：https://www.bilibili.com/video/av8176561/
目錄
第一章 同伴AI的設計思路（當前章節）
第二章 非戰鬥狀態下的跟隨AI（當前章節）
第三章 戰鬥狀態下的跟隨AI（翻譯中~後續更新）
第四章 艾麗的戰鬥AI（翻譯中~後續更新）
第五章 （翻譯中~後續更新）
第六章 （翻譯中~後續更新）
第一章艾麗AI的設計思路
1 我們為什麼需要同伴AI
從很多方面來說，艾麗跟我們玩家是很非常非常像的。與喬爾不同，艾麗跟玩家一樣都是剛剛才開始接觸到這個充滿瘟疫的世界，艾麗跟玩家一樣會害怕那些感染者，艾麗厭惡戰爭，艾麗之前從未感受過這種末日世界裡人類還要互相殘殺的情景。至少對我而言，艾麗是一個充滿真實感的角色。
我們在創造艾麗這個角色的時候，有很多東西是需要避免的。在一些具有同伴AI的遊戲裡，玩家經常感覺到自己要去保護同伴，需要時刻擔心同伴的安危，看他是不是被困住了、是否需要援助他。而我們不想這樣，我們反而希望艾麗是一個能幫助玩家的角色，艾麗不會令你覺得討厭、喬爾（玩家）也不會埋怨艾麗。總而言之，她是玩家真正的同伴，而不是玩家通關遊戲的累贅。
所以接下來，我會講到我們用怎樣的一個系統來創造艾麗的AI。當然我只會挑一些重點和基礎的設定來說，希望大家可以理解我們做這個AI系統的思路，然後去思考進一步的設計。
我們最初在2013年1月公布了《最後生還者》，並且給大家提供了大概20~30分鐘試玩版本。但經過那次測試我們發現，艾麗的同伴AI並達不到我們的預期。然後我們就決定延期遊戲的發售，我們額外花了五個月的時間去重做了AI。
我們希望喬爾和艾麗在戰鬥中是互相協同、互相扶持的，我們希望戰鬥是更有情感衝擊力的。戰鬥中遇見的感染者會讓人害怕，但害怕的原因不僅僅是因為感染者在攻擊你（喬爾），還會因為你害怕你的朋友（艾麗）會遭到感染者的攻擊。我們希望你的同伴會至始至終都在任何遭遇中陪伴著你，這就是情感的表達方式之一。
在最初的版本裡，上面說到的這些東西全部都是直接寫到角色的代碼裡。但我們整個遊戲不可能只有一場戰鬥，喬爾和艾麗在後面還有經歷很多很多的事情。直到那時候我們才意識到，我們需要做一個同伴AI、用AI來應對大部分場合。雖然我們已經之前已經做了一些綜合性、能廣泛使用的AI，但那也不是我們最終想要的體驗，所以我決定重新回到起跑線，在距離發售還有5個月的時候重新開始做同伴AI。
但幸運的是我們足夠優秀的團隊，我們有非常出色的物理系統、運動系統、動作系統和尋路系統，所以同伴AI其實就是在這些基礎系統上額外做文章。
開始同伴AI的工作時，一般我們都會想到戰鬥AI，但我們想優先把位置關係AI做了.比如說艾麗會傾向於待在喬爾的旁邊、而非靠近那些可怕的感染者。只要完成了這個位置關係的AI，艾麗的同伴AI實際上已經會有明顯體驗了。
所以我開始重點關注艾麗跟喬爾之間的關係。我們想讓玩家感受到他們兩人之間是如何共同去應對困境，喬爾作為玩家控制的角色是如何去關心艾麗，之後艾麗又是如何反饋喬爾的幫助，艾麗如何回報喬爾等等。所以我跟Bruce（Max的同事）花了很長的時間去討論艾麗的之前的經歷、艾麗跟喬爾結識之後發生的一切、艾麗一直跟著喬爾走的原因等等。
2 艾麗AI的設計方向
我們想做的第一件事就是讓艾麗更靠近喬爾。
這有很多很多的好處，如果讓艾麗遠離敵人的話會讓我們的敵人AI更難出錯，這個等下我們在後面的章節會講到；如果讓艾麗距離喬爾太遠、不主動靠近你、不跟你聊天，你可能會開始忘記她的存在，再加上我們的遊戲場景到處都是廢墟、被毀壞的建築、荒地，玩家可能就會有一種廢土中身陷孤獨的感受，這並不是我們所預期的遊戲體驗（畢竟頑皮狗不是在做輻射系列）。我們希望的是讓玩家保持對艾麗的關注，並且會想要照顧艾麗（畢竟艾麗設定的年齡跟喬爾的女兒相仿），同時也方便艾麗對喬爾進行交互。
第二點就是我們希望艾麗是有用的。
艾麗應該不僅僅作為喬爾的一個保護對象，艾麗會在戰鬥中、或者一些解謎場景中會幫助喬爾。當然艾麗能夠做的事情有限，但艾麗會隨著遊戲進程的推進會越來越有用，至少她不會是一個累贅。
第三個方向就是我們想讓艾麗在戰鬥內外都會很有趣。
我們為她製作了一套特殊的動畫，讓艾麗在戰鬥中和非戰鬥時間內都有不同的動作表現。除此之外還將艾麗的聊天系統加強，艾麗與喬爾在戰鬥中的對話會明顯跟戰鬥外有不同，艾麗的談話內容、發聲方式都會不同，並且隨著遊戲的進程會進一步看到差異。
除此以外，還有一點我必須要強調一下：我們不想在艾麗上作弊。
作弊就是指我們在代碼上賦予艾麗一些特殊且高級的規則、甚至是超越了喬爾可執行行為範圍之外的規則（比如後文會說到一些瞬間轉移的設定）。喬爾是玩家的控制角色，是一個高度理性的角色，他在遊戲世界有一系列的限制條件，我們希望艾麗也要遵循這些規則。因為即便艾麗是一個系統控制角色，我們也希望艾麗的一系列行為都是合理的、能讓玩家信服的，而不是通過作弊來額外給艾麗提供特殊行為。總而言之就是，我們希望艾麗在遊戲世界裡是一個相當真實的角色，真實這一點將會在整個遊戲進程中有所體現。
接下來，我們從第二章開始就依次來說說上面這幾點具體的做法了。
第二章 非戰鬥跟隨AI
這一章我們來討論艾麗如何在非戰鬥的環境下跟隨喬爾，以及在跟隨喬爾的過程中會觸發什麼樣的邏輯。
1 艾麗不會使玩家卡關
首先要說的是，如果艾麗跟喬爾同時位於一個場景裡，艾麗的行為看起來不能比喬爾更笨。也就是當玩家陷入一些困難的時候，玩家首先不會去選擇責怪艾麗，艾麗絕對不能成為玩家卡關的原因。當然如果劇情需要的話那就另說，比如艾麗本身的設定就是不太會遊泳，玩家也就只能控制喬爾去想辦法渡過難關，我們討論艾麗的AI時不會包括這些內容。
所以，如果可能的話，艾麗一般會在玩家所視範圍內活動，並且一般只會距離喬爾幾米遠。如果玩家在一些關卡上遇見難題或者挫折時，都應該會歸因到自身而非歸因到艾麗身上。比如說在一些潛行關卡，一般來說感染者發動攻擊時都是因為喬爾（也就是玩家）暴露了位置，而艾麗一般都會緊跟在附近的掩體處、並且很難驚動感染者。
2 艾麗會觸發對話邏輯
此外，如果艾麗靠近喬爾，艾麗就會觸發一個較為複雜的對話邏輯，具體的細節我在後面章節到，但我可以提前告訴大家的是，這些對話的觸發可以取決於當時場景中的情況，比如當艾麗和喬爾靠近敵人、且喬爾處於一些危險位置時，艾麗就會說一些像「小心！」、「前面好像有感染者」之類的對話，當兩人在並肩趕路時，艾麗有時也會主動找喬爾聊天。
這個AI進一步去強化了遊戲進程中的體驗，你可以試想一下，當喬爾已經習慣於艾麗在他身邊之後，遊戲在某些關卡因為劇情的需要而把艾麗拿掉了，然後過了一段時間艾麗又重新回到喬爾身邊、並重新激活上述的種種互動時，喬爾的心路歷程就會是：
艾麗在喬爾身邊，喬爾感到放心
艾麗離開了喬爾，喬爾感到一些孤獨
艾麗還沒回來，喬爾開始感到不安
艾麗回來了，喬爾：Holy shit！I'm so glad she's back！
在這個過程裡，玩家會身臨其境地感受到喬爾和艾麗之間的羈絆。
3 喬爾身後的跟隨範圍
接下來再看另一個設定：跟隨範圍，這決定了同伴AI如何去讓艾麗跟隨喬爾。我們會在喬爾身邊設定一個跟隨範圍，並且讓同伴AI獲得喬爾目前所在位置的坐標。
跟隨範圍的區域細節非常多。首先它是一個範圍較廣的弧形區域，可能會在喬爾身前、也可能會會在喬爾身後，在不同環境下的區域面積會不一樣。喬爾身邊障礙物的多少也會用來調節範圍的大小，當周圍障礙物比較密集時，可跟隨區域就會小一些。
然後我們會通過計算喬爾和艾麗的移動速度來進一步確定範圍大小，有些地方我們希望喬爾帶著艾麗快速過場、有些地方我們希望他們會停下來觀察四周，不同場景都有不同的做法。
而隨著玩家的遊戲進程，跟隨範圍會不停在變化。比如在玩家接近於戰鬥時我們會把跟隨範圍收緊，周邊很安全的時候這個範圍可以相應擴大一些。
總結起來就是，根據喬爾的位置、當前所處的場景、周圍單位的多少和類型，給艾麗的AI定義一個跟隨範圍。
4 通過發射射線來確定跟隨坐標點
一旦我們確定了跟隨範圍之後，我們就進入下一步：發射射線。
我們會在範圍內以扇形的方式去掃描一些坐標點，一些我們認為看起來不會很蠢的坐標點（比如一般不會站在垃圾桶或者死掉的感染者旁邊）。然後再去按照權重去選擇一個點，這個點就是同伴AI中希望艾麗前往的坐標點。我們會根據角色站位的方向、角度，以及角色距離危險或者同伴有多遠，來分配坐標點的權重。
這個發射光線比較複雜，單單這麼說會很生硬，我下面用一個例子來說。
這裡圖中藍色的點表示喬爾的位置。在這個場景中我們希望艾麗是跟在喬爾後面的，所以經過我們先前的一個步驟已經確定好了一個弧形的跟隨範圍。那麼艾麗具體要跟在這個弧形範圍的哪裡呢，我們一步一步來看：
為了逼真，我們給這個場景再加入一個障礙好了，這塊灰色的矩形就表示一堵不能通過的牆壁，牆壁的存在會把跟隨範圍進一步減小。
然後我們以喬爾所在的坐標點為中心，向外弧發射射線，圖中這裡為了表達清晰所以只顯示了5根線，實際上我們在代碼裡用到的會更多。如果這根線在過程中碰到了障礙物，那這根線就會被刪掉，我們只保留沒有碰到障礙物的線，比如圖中綠色的這些。
我們取得外弧和射線交點的坐標，然後進入下一步。
然後我們以這些坐標為中心，朝喬爾坐標的垂直方向發射射線，如圖所示：
射到障礙物上的射線我們會棄用掉。為什麼要這麼做呢？
我們想像一下我們的日常場景，當我們在跟隨一個人時、或者剛剛追上一個人時，我們大概率不會面向牆壁，就算我們靠在牆壁上等人的時候也大多面向外側。也就是我們會考慮到艾麗到達這個點之後、下一步再去跟上喬爾時的朝向，我們希望做得更自然一些，所以這些面向障礙的點我們是不會用的。經過了這一步，我們在這就剩下三個候選坐標點了。
然後我們在這三個候選坐標點的射線方向取一個距離，這個距離意味著艾麗跟上喬爾之後，短時間內可能前進的範圍。這三個距離都會對應一個坐標點，我們把喬爾的坐標跟這些坐標點連接。如果能確保喬爾等會是可以看到艾麗的，那麼這些坐標點都是可行的。
如圖所示，這三個坐標點其實都是目前為止我們可以使用的坐標點。
這個例子就暫告一段落，我們再看另外一個例子。
喬爾的位置和弧形的跟隨範圍不變，但我把障礙物變得更小了一些：
然後按照上面我們說的步驟一步步去做，得到這樣的結果：
從這個圖中我們可以看到，左邊的那個點就會存在一個問題，當艾麗往喬爾的大致方向移動後（艾麗移動時必然是朝大致的方向移動，肯定不會是直挺挺地朝喬爾移動），有可能就會跟喬爾相隔一個障礙物，這就是我們上面說到的那些很蠢的點。所以我們會在最後一步在喬爾身上發射出射線，確保艾麗在移動之後還能看到喬爾。
在遊戲的場景中我們可能會有大量障礙，大量分割空間的房間、院子、圍牆等等，通過我們上面的做法就可以保證艾麗能夠跟著喬爾進入同一個空間。
我們再來看一個實際畫面的例子。
下面的圖就是喬爾和艾麗，以及旁邊那些用框框標出來的障礙物。橙色的點就是艾麗AI裡候選的坐標點，如果你仔細看的話還能看到上面的權重值，這跟每個點的角度、目標值之類的東西有關，這裡就不展開了。
然後通過這張圖你會發現一個很有趣的東西：艾麗站的坐標點並不對，艾麗坐標點射出的射線是紅色的（因為射到了中間那輛車，車是障礙物）。
我當時在截這張圖的時候慢了一拍，在截圖前的一秒鐘我其實移動一下喬爾。也就是說當艾麗站在一個正確的坐標點之後，喬爾又再次移動了。你們可以注意到，艾麗腳下的那個坐標點不是橙色，而是紅色，坐標點的射線也是紅色，而非綠色，理論上艾麗應該前往那些橙色的坐標點，而她卻沒有移動。大家不要認為這是個BUG，艾麗停留在這個地方是有合理原因的。
我猜你們應該想到了，接下來要說的是：艾麗的移動時機。
5 艾麗的移動時機
你可能會在其它遊戲裡見到一些非常活躍、甚至是很狂躁的同伴角色，它們不停在動，甚至還會嘗試去擠開你，根本不管你在幹什麼，你也不知道他們在幹什麼，你能見到的就是他們一直在從A點走到B點，但不知道他們為何這麼做。
為了避免這種情況，我們在艾麗AI的代碼裡會記錄並監測艾麗的移動事件。
每次當艾麗想要進行下一步動作時，代碼通常就會告訴艾麗說「誒你先別動，等一等」。然後我們為艾麗設定了很多的條件，僅當這些條件成立時艾麗才會去選擇移動，並且是在接下來的一段小段時間內挑選一個時間點來移動。也就是艾麗不會在得知目標坐標之後立刻移動，而是會有一小段等待時間。
當艾麗被一些什麼東西嚇到時，艾麗可能很快就會觸發移動；當艾麗距離喬爾比較遠時，艾麗也會很快就觸發移動；當喬爾走得很慢、在四處觀察時，艾麗的移動頻率也會變慢，甚至因為條件沒有觸發而暫時先靜止在原地。
6 艾麗的移動速度
在這個基礎上，我們再去確定艾麗的移動速度。
一旦艾麗選定了一個坐標點並開始移動時，AI會取得移動距離的長度，然後根據這個距離去確定艾麗應該要慢走、要跑、還是要衝刺過去。
具體的計算細節這邊就不展開了，反正有了這個速度之後，我們再也不會見到當喬爾已經把艾麗拉開50米遠距離時、艾麗還在慢悠悠地走過來這種看起來很蠢的情況了。總之，這個功能就是用來計算艾麗每次要如何跟上喬爾。
關於艾麗的移動速度，我這邊還可以再說一些細節：移動速度的調整。
我們前面說了艾麗要通過走路或者跑動來移動到某個坐標，而在這個過程中的每一幀，我們都會根據喬爾的位置來實時計算、來進一步調整艾麗的移動速度，從而使艾麗看起來更自然。
比如當艾麗如果距離喬爾太遠了，我們會提高艾麗約25%的移速以便她更快追上喬爾，當然這個過程裡我們也會加快艾麗的動作播放。直到艾麗已經跑完50%的距離之後，我們會讓艾麗的速度勻速下降，直到玩家看起來喬爾跟艾麗會以幾乎相同的速度在奔跑。
無論艾麗處於哪個狀態（走路、奔跑還是衝刺），我們都會有這個移動速度的調整規則，並且這個過程其實非常細微，一般來說玩家肉眼不太容易觀測到，但又能把艾麗的速度調整得非常順滑。
7 移動AI裡的迴避邏輯（Dodging）
可能你們在別的遊戲裡見過一些類似的迴避邏輯，就是當玩家走向一個同伴角色時，同伴角色會避開、閃到一邊去。
我們遊戲也有同樣的機制，不過後面我們慢慢發現這樣其實不算特別好。我們想像一下，在現實中你和你的朋友在一個房間裡站著，然後你直挺挺地往對方的方向走到對方跟前，你的朋友有可能以為你要去揍他。
相比於直接走過去，更自然的移動方式應該是稍微帶點弧形、以對方坐標為目標來半繞著前進，最終走到對方的旁邊。
我們在觀察玩家試玩的時候的確也發現了類似的情況，因為喬爾和艾麗是接近於朋友、親人的關係，玩家通常不會採用充滿攻擊性的直挺挺走法，而是在想靠近艾麗時會稍微繞一下然後走到艾麗旁邊，然後一起看向下一個關卡目標。因此，雖然這裡我們說的是玩家控制喬爾移動時的遊戲習慣，當我們反過來要做艾麗的移動AI時，艾麗的移動方式應該也是如此。
但這引出了一個問題，既然大家都會迴避，那當艾麗如果在喬爾之前到達了一個目標點，然後剛好這裡是一個窄路、把喬爾擋住了怎麼辦？
在一些樓梯上、在一些相對較窄的洞口處出現這種情況時，AI會控制艾麗開始了迴避系統裡的尋路，讓艾麗在附近找到一些不會擋住喬爾的坐標點，比如窄路旁的一些小斜坡、樓梯的欄杆旁等等。然後下一步再把艾麗的朝向改變成面向喬爾，相當於示意喬爾說：「我給你讓開了，你從這邊走吧！」。這就是迴避邏輯的基礎做法之一。
此外，同伴AI還會觸發抱怨邏輯。比如無論艾麗有沒有擋住喬爾，一旦喬爾撞到了艾麗，艾麗就會做出一些反應動作，並且會觸發抱怨的對話。
8 跟隨AI這麼複雜，乾脆做個瞬間轉移好了
有人可能會說：「嘿！Max！你不是想讓艾麗緊跟在喬爾後面嗎？幹嘛不直接把艾麗傳送過去呢？瞬間轉移！」
如果你們還記得我前面所說的話，我們有一個原則就是從不作弊。我們希望遊戲中的世界是真實的，讓人有代入感的。
（這裡我插入一句，在《戰神》裡阿特柔斯的同伴AI就用到了傳送，但由於《戰神》中一些更重要的遊戲設定而不得不加入傳送，否則遊戲會在一定程度上變得不太連貫，這邊就先不展開了，以後有機會再說。而《神秘海域4》則跟《最後生還者》一致，一直沒有使用傳送。）
而第二個原因是關於腳步聲。
如果我們用傳送的做法，艾麗的一大部分腳步聲可能都會被忽略掉，玩家在一秒前明明聽到20米外有腳步聲，然後忽然就什麼都聽不到了，這並不好。而且當艾麗用跑的方式趕上喬爾的時候，腳步的音量隨著時間慢慢變化，這本來就是我們希望達到的效果。
第三個原因則是，傳送這個行為本身就太tm驚悚了。
你想想，當你遠遠地看著艾麗在遠處某個地方，然後你轉身看了一下身後，然後又回過頭看向艾麗，你發現艾麗忽然就出現在你面前。對不起我們不是一個恐怖遊戲。
我們取消傳送這件事最主要還是遊戲的原則性問題，我們不想在《最後生還者》的世界觀裡加入一些匪夷所思的事情，瞬間轉移這件事情在這個世界上是說不通的。所以，我們開發組寧願花很大精力去完成這件事情，也不要去作弊。當然可能艾麗自己會認為這導致她少了一項很厲害的技能而不開心（開玩笑）。
以上這就是非戰鬥狀態下跟隨AI的基礎內容了，下一章我們來講艾麗在戰鬥狀態下的跟隨AI。