Implementasi Algoritma Breadth First Search Pada Pacman Untuk Mengatur Pergerakan Karakter
Ulza Alkindi, Nur Akhmad, Yogo Kartiko, Triono Putro, Rumini Fakultas Ilmu Komputer, Universitas AMIKOM, Yogyakarta, Indonesia
Jl. Ring Road Utar, Condong Catur, Depok, Sleman, Yogyakarta 55281
Email :ulza.alkindi@students.amikom.ac.id 1), nur.0075@students.amikom.ac.id 2), yogo.katikoo@students.amikom.ac.id 3), triono.se@students.amikom.ac.id 4), rumini@amikom.ac.id 5)
Abstrak
Kecerdasan buatan menjadi faktor penting dalam game antaa manusia melawan komputer (NPC = Non-Character Player).
Salah satu metode kecerdasan buatan yang dapat digunakkan adalah algoritma Breadth First Search (BFS) dan logika fuzzy.
Penelitian ini memilih game classic Pac-Man, pada permainan Pac-Man algoritma BFS diterapkan pada proses mencari dan mengejar Pac-Man. Untuk logika fuzzy metode sugeno digunakkan pada saat pengambilan keputusan yaitu perilaku ghost pada permainan tersebut. Metodologi yang digunakkan adalah metodologi prototype. Pada proses pengujian algoritma BFS digunakkan teknik pengujian blackbox, sedangkan pada logika fuzzy metode Sugeno digunakkan pengujian perbandingan perhitungan pada saat pengambilan keputusan. Dengan proses pengujian tersebut dapat ditarik bahwa Algoritma BFS sesuai untuk mencari jalur terpendek saat mengejar Pac-Man dan Logika Fuzzy metode Sugeno dapat digunakkan untuk pengambilan keputusan perilaku dari ghost dengan kecepatan pencarian 10 kali lebih cepat dari algoritma DFS.
Kata Kunci: Kecerdasan Buatan, BFS, Logika Fuzzy
Abstract
Artificial intelligence is an important factor in games between humans against computers (NPC = Non-Character Player). One method of artificial intelligence that can be used is the Breadth First Search (BFS) algorithm and fuzzy logic. This study chose the classic Pac-Man game, in the game the Pac-Man BFS algorithm was applied to the process of finding and pursuing Pac- Man. For fuzzy logic, the Sugeno method is used when making decisions, namely ghost behavior in the game. The methodology used is the prototype methodology. In the testing process, the BFS algorithm is used in the black box testing technique, while the Sugeno fuzzy logic method is used to compare computation testing during decision making. With the testing process, it can be drawn that the appropriate BFS algorithm to find the shortest path while pursuing Pac-Man and Sugeno Fuzzy Logic method can be used for ghost behavior decision making with search speed 10 times faster than DFS algorithm.
Keywords: Artificial Inteligence, BFS, Logika Fuzzy
1. PENDAHULUAN
Kecerdasan buatan merupakan salah satu cabang ilmu komputer yang memberikan ilmu pengetahuan terhadap komputer agar mampu menyelesaikan tugas-tugas atau berpikir seperti manusia[1]. Dalam perkembangannya kecerdasan buatan dalam bidang game saat ini sangat populer untuk permainan manusia melawan komputer (NPC). Permainan antara manusia dan komputer dapat meningkatkan kualitas game agar dapat lebih menyenangkan dan menantang untuk dimainkan[1].
Algoritma Breadth First Search (BFS) merupakan algoritma penelusuran graf[3][4]. Breadth First Search meupakan algoritma sederhana untuk melakukan penelusuran pada graf, algoritma ini merupakan algoritma yang menjadi pola dasar dan fundamental bagi banyak algoritma graf. Algoritma BFS menelusuri batas ambang antara node yang sudah dikunjungi dan node yang belum dikunjungi. Algoritma ini mengunjungi node sedemikian sehingga setiap node yang berjarak dari node awal akan dikunjungi sebelum mengunjungi node yang berjarak s+1 dari node awal(layer orde). Penelusuan graf pada algoritma Breadth First Search dilakukan dengan menelusuri setiap node dari awal. Struktur data antrian(queue) digunakkan untuk melakukan proses ekspansi Breadth First Search.
Struktur data antrian digunakkan untuk menampung setiap node atau kemungkinan node yang valid untuk dilalui. Sifat dari queue adalah First In First Out. Oleh karena itu setiap node yang dipilih dan di-expand pertama kali oleh algoritma ini akan pertama kali juga diproses dan ditelusuri. Sifat dari queue tersebut mempertahankan sifat dari algoritma Breadth First Search itu sendiri, dimana algoritma ini menelusuri secara layer order. Setiap node yang telah ditelusuri oleh algoritma breadth first search tidak akan dikunjungi lagi [3][4].
Dewasa ini Algoritma BFS merupakan algoritma untuk penentuan jalur terpendek antara titik awal dengan titik akhir tanpa melewati hambatan. Algoritma BFS menggunakkan pendekatan heuristik yang menelusuri seluruh verteks yang direpresentasikan dengan node, dengan cara memperikirakan rute tebaik yang dapat dilalui dari node tersebut. Algoritma BFS banyak digunakkan dalam menyelesaikan masalah jalur terpendek dalam game karena kesederhanaan dan efektifitasnya[2].
2. METODE PENELITIAN
2.1 Logika Fuzzy
Logika fuzzy merupakan kecerdasan buatan yang dapat membuat komputer menyelesaikan masalah perilaku sistem yang kompleks dan ketidakpastian yang disebabkan oleh kemampuan mengolah informasi numerik dari variabel yang diukur. Logika fuzzy dapat diterapkan untuk pengambilan keputusan perilaku komputer dalam game[2]. Algoritma BFS dan Logika Fuzzy digunakkan karena Algoitma BFS lebih cepat dan lebih tepat dalam pencarian dan lebih tepat dalam penentuan keputusan.
3. ANALISA DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan penjelasan diatas akan dilakukan penelitian dengan memilih game classic yaitu Pac-Man untuk menerapkan algoritma Breadth First Search (BFS) untuk mencari dan mengejar Pac-Man(player) dan menerapkan logika fuzzy metode Sugeno sebagai pengambilan keputusan perilaku ghost, serta jumlah item berdasarkan kondisi-kondisi yang diberikan, penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahap yang saling berkesinambungan.
3.1 Merancang Prototype
a. Menentukan titik yang akan dilalui oleh NPC
Titik atau node yang akan dilalui oleh NPC direpresentasikan dengan huruf didalam elipse disetiap persimpangan, sedangkan jalur yang akan dilalui NPC direpresentasikan dengan angka 1, seperti pada gambar 1.
Gambar 1. Jalur NPC b. Merancang tampilan Game
Karakter NPC memiliki pergerakan yang berbeda yakni random dan BFS, Karakter random memiliki pergerakan yang dibuat secara acak tanpa menggunakkan algoritma BFS sedangkan karakter BFS menggunakkan algoritma BFS serta Logika Fuzzy seperti pada tabel 1.
Tabel 1. Karakter NPC
Daftar Ghost Perilaku
Random
BFS
RANDOM
RANDOM
Maze atau labirin yang menjadi jalur lintasan yang akan dilalui oleh PacMan dan Ghost dibuat seperti game PacMan pada umumnya dengan memodifikasi pada warna, lintasan, serta tampilan seperti pada gambar 2.
Gambar 2. Maze Game Pacman 3.2 Menerapkan Algoritma Breadth First Search
Penerapan algoritma Breadth First Search pada penelitian ini memeiliki beberapa tahap yakni a. memasukkan simpul node ke dalam antrian,
b. Ambil node pada awal antrian, kemudian dicek apakah merupakan solusi, c. jika node merupakan solusi maka pencarian selesai dan hasil dikembalikan,
d. jika simpul bukan solusi, masukkan seluruh node yang bertetangga dengan node tersebut(node anak) ke dalam antrian,
e. jika antrian kosong dan setiap node sudah dicek, pencarian selesai dan mengembalikan hasil solusi tidak ditemukan,
f. lalu mengulangi langkah b
Adapun pseudocode Algoritma BFS dapat dilihat pada berikut ini Procedure BFS (input v : integer)
{v adalah simpul awal yang dikunjungi} Deklarasi W : integer
q : queue;
procedure BuatAntrian(input/ouput q : queue) {Membuat antrian kosong}
procedure MasukAntrian(input/output q : queue, input v : integer) {Menambahkan v kedalam queue}
procedure HapusAntrian(input/output q : queue, output v : integer) {Menghapus data dari queue dan mengembalikan nilainya sebagai v}
Function AntrianKosong(q : queue) :
{Menghasilkan true jika queue kosong dan false jika queue tidak kosong}
Algoritma : BuatAntrian(q) output(v) dikunjungi[v] ← true
{Nyatakan simpul ke-v sudah dikunjungi} MasukAntrian(q,v) {travelsal ke tiap tetangga}
while not AntrianKosong(q) do HapusAntrian(q,v)
for tiap simpul w tetangga dari v do
if not dikunjungi[w] then output(w)
MasukAntrian(q,w) dikunjungi[w] ← true endif
endfor endwhile
Pengujian algoritma Breadth First Search dilakukan dengan metode black-box cara membandingkan jalur yang dilalui NPC dengan skenario awal dari prototype yang sudah dipetakan apakah sudah sesuai atau belum, jika belum maka akan dilakukan revisi terhadap kode program yang sudah dibuat.
Hasil pengujian algoritma Breadth First Search Dapat Dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Hasil Pengujian Algoritma BFS
No Uji Coba Hasil Yang Diharapkan Hasil
1 Ghost dapat
mendeteksi dan mengejar PacMan
Ketika Pac-Man masuk ke area ghost maka ghost dapat mendeteksi dimana posisi pacman dan akan mengejar melalui jalur terpendek tanpa melewati hambatan
Berhasil
2 Ghost dapat
mengejar Pac- Man secara terus menerus
Ghost akan mengejar Pac-Man secara terus menerus melalui jalur terpendek melewati
hambatan Berhasil
3.3 Menerapkan Logika Fuzzy
Dalam penerapan Logika Fuzzy terdapat beberapa langkah yakni :
Menentukan derajat fungsi keanggotaan masing-masing himpunan fuzzy dari variabel input, variable yang menjadi input adalah Distance pada gambar 3, Health pada gambar 4, Bonus pada gambar 5, Score pada gambar 6.
Gambar 3. Distance
Gambar 4. Health
Gambar 5. Bonus
Gambar 6. Score
Nilai inputan dari variabel Distance, Health, Bonus, dan Score dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 3. Nilai inputan Variabel
Input Himpunan
Fuzzy
Rentang Nilai
Distance
Near 0 – 1000
Medium 600 -1600
Far 1200-2000
Health
Few 1 – 45
Medium 25 – 75
Many 60 – 100
Bonus
Few 0 – 5
Medium 4 - 8
Many 7 – 12
Score
Low 0 – 2000
Medium 1000 – 4750
High 3000 - 6000
Pengujian dilakukan dengan membandingkan hasil perhitungan manual dengan perhitungan dengan sistem menggunakkan aplikasi Matlab dengan mengambil sampel 10 nilai acak. Adapun hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4. Hasil Pengujian Logika Fuzzy No Dista
nce
Healt h
Bon us
Score Hasil Hitung Manua l
Hasil hitung Sistem
1 1900 100 10 5000 1 1
2 1900 100 9 4500 1 1
3 1800 80 8 4000 1 0.51908
4 1750 80 7 3900 0.519 0.519084
5 1525 75 7 3300
0
0.833 0.8333335
6 1400 75 7 3000 1 1
7 1400 66 6 2750 0.419 0.4186046 8 1350 55 6 2500 0.381 0.3809524
9 1000 50 6 2000 0 0
10 1000 40 6 1500 0.095 0.0949720 7
4. KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Pengambilan keputusan perilaku ghos (NPC = Non-Player Character) dan jumlah item pada game sudah sesuai dengan harapan dengan menggunakkan logika fuzzy metode Sugeno, dimana ghost akan bereaksi dan menentukan jumlah item yang keluar berdasarkan kondisi-kondisi yang sudah diberikan.
2. Penerapan Algoritma BFS dapat berjalan sesuai dengan harapan, dimana ghost dapat menentukan jalur terpendek yang digunakkan dalam mencari dan mengejar pada game Pac-Man
REFERENCES
[1] Wardana, M.I, Sumpeno, S, dan Hariadi, M. 2009.Kecerdasan Buatan dalam. Game untuk Merespon Emosi dari Teks Berbahasa Indonesia. Menggunakan Klasifikasi Teks dan Logika Fuzzy. Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.
[2] J.F. Kelly, Lego Mindstroms NXT 2.0: The King’s Treasure, Springer, New York, 2009.
[3] T.H. Cormen, C.E. Leiserson, R.L. Rivest, & C. Stein, Introduction to Algorithm. 2nd ed, The MIT Press, Massachusetts, 2001.
[4] A.S.R. Ansori, M. Hariadi, W. Endah,"Pemodelan Retakan Tiga Dimensi Akibat Ledakan Untuk Serious Games", in Proc.
Semnasteknomedia 2013, pp.13-1, Januari 13,2013.
[5] A.S.R. Ansori, M. Hariadi, W. Endah,"Pemodelan Retakan Tiga Dimensi Akibat Ledakan Untuk Serious Games", in Proc.
Semnasteknomedia 2013, pp.13-1, Januari 13,2013.
[6] Github.com
