Doc/fr/Soutenance/Soutenance.tex

+\documentclass[11pt]{beamer}
+
+
+\usetheme{CambridgeUS}
+\usecolortheme{beaver}
+\usepackage[utf8]{inputenc}
+\usepackage[T1]{fontenc}
+\usepackage[french]{babel}
+\usepackage{graphicx}
+
+\author[Bariatti - Gasté - Le - Lebouc]{Francesco BARIATTI \and Adrien GASTÉ \\ \and Mikael LE \and Romain LEBOUC}
+\title[MCTS - Jeu du Pingouin]{Étude Pratique : Développement d’une Intelligence Artificielle à base de l’algorithme Monte Carlo Tree Search}
+
+\logo{\includegraphics[width=0.2\linewidth]{images/insa}} 
+
+\institute[]{Encadrant : Pascal GARCIA}
+\date[Année 2015/16]{Année scolaire 2015/16}
+
+\AtBeginSection[]
+{
+  \begin{frame}
+    \tableofcontents[currentsection]
+  \end{frame}
+}
+
+\setbeamertemplate{caption}{\raggedright\insertcaption\par}
+
+\begin{document}
+
+
+\begin{frame}
+\titlepage
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Sommaire}
+\setcounter{tocdepth}{1}
+\tableofcontents
+\setcounter{tocdepth}{2}
+\end{frame}
+
+\section{Introduction}
+\subsection{Notre projet}
+\begin{frame}{Notre projet}
+	\begin{itemize}
+		\item Développer une intelligence artificielle basée sur le Monte Carlo Tree Search (MCTS)
+		\item Transposer le Jeu du Pinguin dans un environnement virtuel
+	\end{itemize}
+	\begin{figure}
+		\includegraphics[scale=0.2]{images/boite_jeu}
+	\end{figure}
+
+\end{frame}
+
+\subsection{Le Jeu du Pingouin}
+\begin{frame}{Principe du jeu}
+	\begin{itemize}
+	\item Jeu de plateau pour 2 à 4 joueurs.
+
+	\item 60 cases et 4 pingouins par joueur. \\
+	Une case peut avoir 1, 2 ou 3 poissons.
+	\item Le joueur avec le plus de poissons à la fin du jeu gagne
+	\item Le jeu se termine quand \textbf{aucun} joueur ne peut plus bouger
+	\end{itemize}
+
+	\begin{figure}
+		\includegraphics[scale=0.05]{images/tiles}
+		\caption{Les 3 types de cases}
+	\end{figure}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Règles de déplacement}
+	\begin{block}{Règle de base}
+		\begin{itemize}
+			\item Un pingouin peut bouger dans les 6 directions de l'hexagone tant qu'il ne rencontre pas d'obstacles.
+			\item Le joueur gagne la case d'où le pingouin part.
+			\item Si un joueur ne peut plus bouger, il passe son tour.
+		\end{itemize}
+	\end{block}
+
+	Les obstacles sont:
+	\begin{itemize}
+		\item Un pingouin (allié comme adverse)
+		\item Un trou crée par l'absence de case
+	\end{itemize}
+\end{frame}
+
+\subsection{Le Monte Carlo Tree Search}
+\begin{frame}{Le Monte Carlo Tree Search}
+	\begin{itemize}
+		\item Algorithme de recherche de décision utilisé dans jeux tels que le Go ou Ms. Pacman
+		\item Simule un grand nombre de parties pour construire un arbre
+		\item Choisit le meilleur chemin dans l'arbre construit
+	\end{itemize}
+
+	\begin{figure}
+		\includegraphics[width=0.4\linewidth]{images/go_board}
+	\end{figure}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+	\begin{itemize}
+		\item À chaque tour l'IA simule des millions de boucles pour construire l'arbre
+		\item Chaque boucle consiste en 4 étapes
+	\end{itemize}
+
+	\begin{figure}
+		\includegraphics[width=\linewidth]{images/mcts}
+	\end{figure}
+
+\end{frame}
+
+\subsection{Objectifs}
+\begin{frame}{Objectifs du projet}
+	\begin{itemize}
+		\item Comprendre le MCTS et son code en C++
+		\item Implementer les règles du jeu de façon efficace \\
+		$ \to $ bitboards
+		\item Créer une interface graphique
+	\end{itemize}
+
+	\begin{figure}
+		\includegraphics[width=0.4\linewidth]{images/reflection}
+	\end{figure}
+\end{frame}
+
+\section{Implémentation du MCTS pour le Jeu du Pingouin}
+\subsection{Le plateau}
+\begin{frame}{Le plateau}
+	\begin{itemize}
+		\item Position 0 en bas à droite, 59 en haut à gauche
+		\item Comptage ligne par ligne en montant
+	\end{itemize}
+
+	\begin{figure}
+		\includegraphics[scale=0.26]{images/board}
+	\end{figure}
+
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Gestion des déplacements}
+	\begin{itemize}
+	 \item Déplacements calculés avec des formules simples sur la position
+	 \item Bords reconnus grâce à l'opérateur modulo «\%»
+	\end{itemize}
+
+	\begin{figure}
+		\centering
+		\begin{minipage}{.7\textwidth}
+			\centering
+			\includegraphics[scale=0.20]{images/board_move}
+		\end{minipage}%
+		\begin{minipage}{.3\textwidth}
+			\centering
+			\includegraphics[scale=0.15]{images/moves}
+		\end{minipage}
+	\end{figure}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}{Plateau en bitboard}
+	\begin{itemize}
+		\item 3 bitboards: un par type de case
+	\end{itemize}
+
+	\begin{figure}
+		\includegraphics[scale=0.3]{images/bitboard_creation} \\
+		\caption{Bitboard obtenu: $10010001 = 145$}
+	\end{figure}
+	\begin{itemize}
+	 \item Opérations binaires pour avoir les obstacles
+	\end{itemize}
+
+\end{frame}
+
+\subsection{Les pingouins}
+\begin{frame}{Les pingouins}
+	\begin{itemize}
+	 \item 1 pingouin: 32 bits
+	 \item Chaque « partie » interprétée différemment
+	\end{itemize}
+
+	\begin{figure}
+		\includegraphics[width=\linewidth]{images/penguin_bitboard}
+	\end{figure}
+
+	\begin{itemize}
+	 \item Par exemple, pour avoir le nombre de coups: \texttt{(penguin \& 4032) >> 6 }
+	\end{itemize}
+\end{frame}
+
+\section{Interface graphique}
+
+\subsection{Interaction IA/Interface}
+\begin{frame}{Interaction avec l'IA}
+	\begin{itemize}
+		\item Chaque tour l'IA communique l'état de la partie\\
+		$\to$ format JSON par clarté
+		\item L'IA attend un numéro de coup parmi les coups possibles pour le joueur
+	\end{itemize}
+
+	\begin{figure}
+		\includegraphics[scale=0.3]{images/IA_comm}
+	\end{figure}
+
+	\begin{itemize}
+	 \item Très difficile à interpréter pour un humain
+	\end{itemize}
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Interaction avec l'IA}
+	\begin{itemize}
+	 \item L'interface graphique lance le programme et écoute sa sortie standard
+	 \item Les actions du joueur sont envoyées à l'entrée standard
+	\end{itemize}
+
+	\begin{figure}
+		\includegraphics[scale=0.3]{images/IA_GUI}
+	\end{figure}
+\end{frame}
+
+\subsection{Architecture MVC}
+\begin{frame}{Modèle - Vue - Contrôleur}
+	\begin{itemize}
+	 \item Un modèle qui contient l'état du jeu \\
+	 $\to$ des fonctions pour accéder facilement aux valeurs
+	 \item Une vue pour afficher de façon claire l'état
+	 \item Un contrôleur pour associer des actions aux clics du joueur
+	\end{itemize}
+
+	\begin{figure}
+		\includegraphics[scale=0.25]{images/board_game}
+	\end{figure}
+
+
+\end{frame}
+
+\section{Démonstration}
+\begin{frame}{Let's play!}
+	\begin{figure}
+	 \includegraphics[scale=0.6]{images/pingual}
+	 \caption{Nutnut}
+	\end{figure}
+
+\end{frame}
+
+\section{Bilan}
+\begin{frame}{Bilan}
+	\begin{itemize}
+	 \item Objectifs atteints
+	 \item Un joueur de bon niveau
+	\end{itemize}
+
+	Ouvertures possibles:
+	\begin{itemize}
+	 \item Réflexion pendant le tour de l'humain
+	 \item Apprentissage automatique d'heuristique (comme AlphaGo)
+	 \item Implémenter un autre jeu
+	\end{itemize}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}
+ \titlepage
+\end{frame}
+
+
+\end{document}

gui/src/controller/Controller.java → GUI/src/controller/Controller.java

@@ -18,20 +18,21 @@ import sun.audio.AudioPlayer;
 import sun.audio.AudioStream;
 import view.TileView;
 
-import java.io.FileInputStream;
 import java.io.IOException;
 import java.io.OutputStreamWriter;
 import java.io.PrintWriter;
 import java.net.URL;
+import java.util.ArrayList;
 import java.util.List;
 import java.util.Random;
 import java.util.ResourceBundle;
 
 public class Controller implements Initializable
 {
-	private static final String iaProgramPath = "../bin/theturk";
-	private static final String introMusicFile = "./resource/pingu_theme.wav";
-	private static final String clickSoundFile = "./resource/clic.wav";
+	public static String iaProgramPath = "bin/penguin";
+	public static String introMusicFile = "resource/pingu_theme.wav";
+	public static String clickSoundFile = "resource/clic.wav";
+	private static final int max1Fish = 30, max2Fish = 20, max3Fish = 10;
 
 	private GameState gameState;
 	private Process gameProcess;
@@ -92,7 +93,7 @@ public class Controller implements Initializable
 		new Thread(() -> {
 			try
 			{
-				AudioPlayer.player.start(new AudioStream(new FileInputStream(introMusicFile)));
+				AudioPlayer.player.start(new AudioStream(getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(introMusicFile)));
 			} catch (IOException e)
 			{
 				e.printStackTrace();
@@ -121,12 +122,21 @@ public class Controller implements Initializable
 			gameState.setScore(Player.Red, 0);
 			gameState.setScore(Player.Blue, 0);
 			//Generating random fish values
+			int[] fishCount = {0,0,0};
 			for (int i = 0; i < 60; i++)
 			{
-				int nbFish = new Random().nextInt(3) + 1;
+				List<Integer> possibleFish = new ArrayList<>();
+				if(fishCount[0] < max1Fish)
+					possibleFish.add(1);
+				if(fishCount[1] < max2Fish)
+					possibleFish.add(2);
+				if(fishCount[2] < max3Fish)
+					possibleFish.add(3);
+				int nbFish = possibleFish.get(new Random().nextInt(possibleFish.size()));
 				gameState.setFish(i, nbFish);
 				board[i].setNbFish(nbFish);
 				boardView[i].update();
+				fishCount[nbFish-1]++;
 			}
 			//Adding listener to add penguins
 			penguinGenCounter = 0;
@@ -275,7 +285,7 @@ public class Controller implements Initializable
 		{
 			try
 			{
-				AudioPlayer.player.start(new AudioStream(new FileInputStream(clickSoundFile)));
+				AudioPlayer.player.start(new AudioStream(getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(clickSoundFile)));
 			} catch (IOException e)
 			{
 				e.printStackTrace();