Une nouvelle approche au General Game Playing dirigée par les contraintes

A stochastic constraint-based approach to General Game Playing

• Auteur / Autrice : Eric Piette
• Direction : Sylvain Lagrue, Frédéric Koriche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 09/12/2016
• Etablissement(s) : Artois
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvain Lagrue, Frédéric Koriche, Christian Bessière, Tristan Cazenave, Arnaud Lallouet, Sébastien Tabary, Anastasia Paparrizou, Florian Richoux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Bessière, Tristan Cazenave, Arnaud Lallouet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Jeux de stratégie (mathématiques)

Programmation stochastique

Programmation par contraintes

Mots clés libres

Théorie des jeux

Apprentissage automatique

Programmation par contraintes

Représentation des connaissances

Game theory

Machine learning

Contraint programming

Knowledge representation

CSP stochastique

Upper confidence bounds

Résumé

Développer un programme capable de jouer à n’importe quel jeu de stratégie, souvent désigné par le General Game Playing (GGP) constitue un des Graal de l’intelligence artificielle. Les compétitions GGP, où chaque jeu est représenté par un ensemble de règles logiques au travers du Game Description Language (GDL), ont conduit la recherche à confronter de nombreuses approches incluant les méthodes de type Monte Carlo, la construction automatique de fonctions d’évaluation, ou la programmation logique et ASP. De par cette thèse, nous proposons une nouvelle approche dirigée par les contraintes stochastiques.Dans un premier temps, nous nous concentrons sur l’élaboration d’une traduction de GDL en réseauxde contraintes stochastiques (SCSP) dans le but de fournir une représentation dense des jeux de stratégies et permettre la modélisation de stratégies.Par la suite, nous exploitons un fragment de SCSP au travers d’un algorithme dénommé MAC-UCBcombinant l’algorithme MAC (Maintaining Arc Consistency) utilisé pour résoudre chaque niveau duSCSP tour après tour, et à l’aide de UCB (Upper Confidence Bound) afin d’estimer l’utilité de chaquestratégie obtenue par le dernier niveau de chaque séquence. L’efficacité de cette nouvelle technique sur les autres approches GGP est confirmée par WoodStock, implémentant MAC-UCB, le leader actuel du tournoi continu de GGP.Finalement, dans une dernière partie, nous proposons une approche alternative à la détection de symétries dans les jeux stochastiques, inspirée de la programmation par contraintes. Nous montrons expérimentalement que cette approche couplée à MAC-UCB, surpasse les meilleures approches du domaine et a permis à WoodStock de devenir champion GGP 2016.

The ability for a computer program to effectively play any strategic game, often referred to General Game Playing (GGP), is a key challenge in AI. The GGP competitions, where any game is represented according to a set of logical rules in the Game Description Language (GDL), have led researches to compare various approaches, including Monte Carlo methods, automatic constructions of evaluation functions, logic programming, and answer set programming through some general game players. In this thesis, we offer a new approach driven by stochastic constraints. We first focus on a translation process from GDL to stochastic constraint networks (SCSP) in order to provide compact representations of strategic games and to model strategies. In a second part, we exploit a fragment of SCSP through an algorithm called MAC-UCB by coupling the MAC (Maintaining Arc Consistency) algorithm, used to solve each stage of the SCSP in turn, together with the UCB (Upper Confidence Bound) policy for approximating the values of those strategies obtained by the last stage in the sequence. The efficiency of this technical on the others GGP approaches is confirmed by WoodStock, implementing MAC-UCB, the actual leader on the GGP Continuous Tournament. Finally, in the last part, we propose an alternative approach to symmetry detection in stochastic games, inspired from constraint programming techniques. We demonstrate experimentally that MAC-UCB, coupled with our constranit-based symmetry detection approach, significantly outperforms the best approaches and made WoodStock the GGP champion 2016.