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Wir stellen vor: Gran Turismo Sophy – ein Renn-KI-Agent auf Champion-Niveau, der durch Deep Reinforcement Learning trainiert wurde

Am 9. Februar wurde Gran Turismo Sophy angekündigt, ein Renn-KI-Agent, der in einer Zusammenarbeit zwischen Polyphony Digital Inc. (PDI), Sony AI und Sony Interactive Entertainment (SIE) entwickelt wurde.

Gran Turismo Sophy wurde mit modernster und umfassender, von Sony AI und Gran Turismo entwickelter „Reinforcement Learning“-Technologie sowie durch umfangreiches Training über die Cloud-Gaming-Infrastruktur von SIE erstellt. Es handelt sich hierbei um maschinelles Lernen der nächsten Generation, indem ein KI-Agent in eine hyperrealistische Rennsimulation eingepflegt wird, die für die Dauer des Rennens kontinuierlich Entscheidungen in Echtzeit erfordert.

Michael Spranger, COO bei Sony AI, beschreibt Gran Turismo Sophy als „KI-Agent, der gelernt hat, selbst auf äußerst konkurrenzfähigem Niveau zu fahren, und imstande ist, mit den besten Fahrern der Welt mitzuhalten.“

Gran Turismo Sophy wurde von Grund auf entwickelt und wurde von einer KI, die kaum eine gerade Linie auf einer Strecke halten konnte, zu einem Rennfahrer, der sich mit den weltbesten Fahrern von Gran Turismo Sport messen kann.

Gran Turismo Sophy eröffnet neue Möglichkeiten in Sachen Gaming und Unterhaltung. Nachfolgend erklären wir, wie dieses spannende Projekt Realität wurde.

Der erste richtige Test

Das Training von Gran Turismo Sophy begann im April 2020 mit der Gründung von Sony AI. Von diesem Zeitpunkt an arbeitete das Team von Sony AI eng mit Polyphony Digital zusammen, um die Möglichkeiten des Agenten weiterzuentwickeln und zu verbessern. Das erste „Gemeinsam fahren“-Event wurde am 2. Juli 2021 abgehalten und Gran Turismo Sophy trat erstmals gegen ein Team aus vier der besten menschlichen Fahrer an, das vom dreifachen Champion der „FIA Gran Turismo Championships 2020“, Takuma Miyazono, angeführt wurde.

In den Solo-Zeitrennen zeigte Gran Turismo Sophy übermenschliche Geschwindigkeit und Rundenzeiten, mit denen die menschlichen Fahrer nicht mithalten konnten. Rennen gegen andere menschliche Fahrer stellten für den Agenten jedoch eine andere Herausforderung dar.

„Ich glaube, wir alle hatten unterschätzt, wie schwer es werden würde, dass Sophy den Sportsgeist-Aspekt mit einbezieht und ihn erlernt, ohne gegenüber Konkurrenten übermäßig aggressiv oder schüchtern zu sein“, sagte Peter Wurman, Director und Project Lead bei Sony AI.

Echter Motorsport

Die Leistung eines KI-Agenten ist durch die Komplexität der Herausforderungen, mit denen er konfrontiert wird, nach oben hin begrenzt, und gerade Gran Turismo kann eine große Herausforderung für die KI darstellen, da es die Dynamik und die Physik des Sports wahrheitsgetreu abbildet, während andere ähnliche Spiele die Rennphysik nur teilweise korrekt wiedergeben.


„Ich wollte Autos und die gesamte Kultur rund um Autos in Videospielen nachbilden“, sagte Kazunori Yamauchi, Präsident von Polyphony Digital. Charles Ferreira, ein PDI-Ingenieur, fügte hinzu: „Der Realismus von Gran Turismo basiert auf der Detailtreue, die wir in das Spiel stecken – angefangen beim Motor, über Reifen und Aufhängung, bis hin zu den Strecken und Automodellen selbst.“ Ebendieser Realismus macht dieses Spiel zu einer einzigartigen KI-Herausforderung und hat das Team von Sony AI und Gran Turismo Sophy in neue Sphären vordringen lassen.

Training mit hochmoderner Infrastruktur

Mithilfe einer Technik namens „Reinforcement Learning“ lernte Gran Turismo Sophy das Fahren durch positives und negatives Feedback. Dafür nutzte Sophy Inputs wie Geschwindigkeit, die Ausrichtung der Räder, den Kurvenverlauf der Strecke usw. Im Gegensatz zum Menschen, der schätzungsweise mehr als 10.000 Stunden braucht, um eine Fähigkeit richtig zu erlernen, duplizierte sich Gran Turismo Sophy selbst und nahm sich mehrerer Szenarien gleichzeitig an. Dies erforderte eine große Menge an Rechenleistung, die von Sony Interactive Entertainment bereitgestellt wurde.

„Bei einer standardmäßigen KI-Simulation wird ein Modell erstellt und dann ausgeführt. Nach erfolgter Analyse werden Aktualisierungen zu dieser Simulation hinzugefügt und sie wird erneut ausgeführt. Dieser Prozess kann manchmal sehr zeitaufwändig sein“, sagt Justin Beltran, Sr. Director, Future Technology Group, Sony Interactive Entertainment.

„Durch die Nutzung der weltweiten Cloud-Gaming-Infrastruktur von SIE konnte Gran Turismo Sophy jedoch auf hochmoderne Lernalgorithmen und Trainingsszenarien zurückgreifen und erfolgreich Zehntausende gleichzeitig ablaufende Simulationen in dieser hochmodernen Umgebung durchführen, die diese revolutionäre Technologie unterstützt“, fuhr Beltran fort.

Rückkehr auf die Rennstrecke

Am 21. Oktober 2021 fand endlich der zweite Renntag statt, an dem wir alle hofften, dass Gran Turismo Sophy jeden Wettbewerb, inklusive der Team-Rennen, gewinnen würde.

Sophy dominierte nicht nur auf ganzer Linie, das Team sah auch, wie sich der Agent an eine schwierige Situation anpasste, nachdem er zu Beginn des dritten Rennens trotz eines gravierenden Fehlers den ersten Platz belegte. Er fuhr in allen drei Rennen auf den 1. und 2. Platz und gewann die Teamwertung mit doppelt so vielen Punkten wie die menschlichen Fahrer.

GT Sophy konnte zwar seine Fähigkeiten unter Beweis stellen, indem er die menschlichen Fahrer schlug, das Projekt soll jedoch nicht die menschliche Interaktion ersetzen oder mindern, sondern das Spielerlebnis für alle Spieler erweitern und bereichern. Sony AI nennt es „KI für Gamer“. „Wir werden eine künstliche Intelligenz erschaffen, die die menschliche Kreativität und Vorstellungskraft entfesselt“, sagt Hiroaki Kitano, CEO von Sony AI.

„Ich möchte in Zukunft noch mehr Rennen gegen GT Sophy fahren. Ich habe wirklich jede Menge vom KI-Agenten gelernt“, sagte Takuma Miyazono nach einem Rennen gegen GT Sophy. „Letztendlich ist es das Ziel von Gran Turismo Sophy, die Menschen zu unterhalten“, fügte Kazunori Yamauchi, Präsident von Polyphony Digital, an.

„Wir träumen von einer Zukunft, in der KI-Agenten Entwicklern neue Ebenen der Innovation ermöglichen und Türen zu ungeahnten Möglichkeiten öffnen“, so Ueli Gallizzi, SVP der Future Technology Group, Sony Interactive Entertainment. „Wir könnten ein neues Maß an Benutzereinbindung, bessere Spielerlebnisse und den Start einer völlig neuen Generation in der Welt der Spiele erleben.“

Wir sind sehr gespannt darauf, was uns erwarten wird, wenn die Welten der künstlichen Intelligenz und der interaktiven Unterhaltung verschmelzen – und Gran Turismo Sophy ist der nächste Schritt in diesem aufregenden Abenteuer.