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Doctoral Thesis
Full name
Guilherme Fernandes Otranto
Knowledge Area
Date of Defense
São Paulo, 2017
Barrera, Junior (President)
Pinhanez, Claudio Santos
Ribeiro, Leonardo Lamas Leandro
Tannuri, Eduardo Aoun
Velho, Luiz Carlos Pacheco Rodrigues
Title in English
A formal model for strategic planning in cooperative and competitive environments case study: design and implementation of a basketball simulator
Keywords in English
Artificial intelligence
Behavior simulation
Abstract in English
The motivation that originated this work was the desire to create an invasion team sports simulator capable of applying user defined strategies to guide the behavior of the agents in the simulation. With this objective in mind we created a formal strategy model to describe complex team behavior and developed methods of using that model to calculate collective plans. We defined both the strategy model and the planning methods in a broad manner that can be applied in many different domains. Then we defined a basketball simulation domain and implemented our methodology to develop a simulator. We also present a control system architecture that is compatible with our proposed planner and show how we implemented it to create the basketball simulator. The formal strategy model we developed can be used to represent team behavior, analyze real world events and create simulations. We developed a strategy design tool that allows the end user to create and visualize team strategies for basketball. Finally, we developed a system that interprets the user generated strategies and creates a basketball match simulation of the described behavior. We also proposed a methodology for the development of simulation systems involving multiple intelligent agents. Our recommended control system architecture separates the many layers of control, which simplifies the development process and results in a naturally expansible system. In this thesis we have provided a novel approach to collective behavior simulation utilizing user input as a guide to the strategy planning. Both the theory and methods developed have been tested through the implementation of a basketball simulator and the results were satisfactory. We believe this is a seminal work that will lead to many interesting developments, both in the realm of sports and in broader domains.
Title in Portuguese
Um modelo formal para planejamento estratégico em ambientes cooperativos e competitivos. Estudo de caso: desenho e implementação de um simulador de basquete
Keywords in Portuguese
Inteligência artificial
Simulação de comportamento
Abstract in Portuguese
A motivação que deu origem a esse trabalho foi um desejo de criarmos um simulador de esportes de invasão coletivos capaz de aplicar estratégias definidas pelo usuário para guiar o comportamento de agentes na simulação. Com esse objetivo em mente nós criamos um modelo formal de estratégia para descrever comportamentos complexos em equipe e desenvolvemos métodos para usar esse modelo no cálculo de planos coletivos. Definimos o modelo e os métodos de planejamento de uma forma abrangente que pode ser aplicada em muitos domínios diferentes. Definimos um domínio para a simulação de partidas de basquete e implementamos nossa metodologia para desenvolver um simulador. Também apresentamos uma arquitetura de controle que é compatível com o planejador proposto e mostramos como implementá-la na criação de um simulador de basquete. O modelo formal que desenvolvemos pode ser usado para representar comportamento coletivo, analisar eventos reais e criar simulações. Desenvolvemos um desenhador de estratégia que permite que o usuário final desenhe e visualize estratégias de equipes de basquete. Finalmente, desenvolvemos um sistema que interpreta o conteúdo gerado pelo usuário e cria uma simulação de basquete usando o comportamento descrito. Propusemos também uma metodologia para o desenvolvimento de sistemas de simulação envolvendo múltiplos agentes inteligentes. Nossa arquitetura de controle separa as várias camadas de controle, simplificando o processo de desenvolvimento e resultando em um sistema naturalmente expansível.
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