Model Checking in Multiplayer Games Development

Abstract

Multiplayer computer games play a big role in the ever-growing entertainment industry. Being competitive in this industry means releasing the best possible software, and reliability is a key feature to win the market. Computer games are also actively used to simulate different robotic systems where reliability is even more important, and potentially critical. Traditional software testing approaches can check a subset of all the possible program executions, and they can never guarantee complete absence of errors in the source code. On the other hand, during more than twenty years, Model Checking has demonstrated to be a powerful instrument for formal verification of large hardware and software components. In this paper, we contribute with a novel approach to formally verify computer games. We propose a method of model construction that starts from a computer game description and utilizes Model Checking technique. We apply the method on a case study: the game Penguin Clash. Finally, an approach to game model reduction (and its implementation) is introduced in order to address the state explosion problem.

Balancing Turn-Based Games With Chained Strategy Generation

“…Specifically, we use the probabilistic model checker PRISM [13], which is employed in a wide variety of contexts, from analysing automated search-and-rescue efforts [14] to verification of cardiac pacemakers [15]. Model checking is increasingly being used to analyse games and game development, including identifying bugs in major videogame titles [16] and the model checking of simple multiplayer games [17]. Balance in board games has been studied [18], where replayability is achieved through maximising game duration, randomised play and there being various successful strategies.…”

Uma abordagem baseada em Redes de Petri para Modelagem, Análise e Simulação de Cenários de Vídeo Games Singleplayer e Multiplayer

“…Em Rezin et al (2018), os autores apresentaram uma abordagem para veriĄcar formalmente jogos de computador do tipo multiplayer. O processo do jogo é representado por um autômato Ąnito não determinístico que evolui a cada unidade de tempo com base nas ações dos jogadores ou em ações aleatórias integradas ao jogo.…”

“…O processo do jogo é representado por um autômato Ąnito não determinístico que evolui a cada unidade de tempo com base nas ações dos jogadores ou em ações aleatórias integradas ao jogo. Devido à complexidade da construção de um autômato, Rezin et al (2018) desenvolveram uma ferramenta que possa apoiar a construção e representação formal do modelo de jogo e depois veriĄcar automaticamente as propriedades de interesse. Após a veriĄcação, o modelo pode ser automaticamente traduzido para uma linguagem de programação de alto nível a Ąm de integrá-lo ao jogo em desenvolvimento.…”

“…De acordo com Reuter, Göbel e Steinmetz (2015), quando a análise do modelo é feita no CPN Tools, é possível identiĄcar erros estruturais como deadlocks (situações nas quais os jogadores não podem mudar o estado do jogo), livelocks (situações nas quais os jogadores podem mudar o estado do jogo, mas não podem alcançar o Ąnal), cenas inalcançáveis (situações nas quais os jogadores não podem chegar a uma cena sob quaisquer circunstâncias) e ações impossíveis (situações nas quais as ações nunca podem ser acionadas, devido a condições não satisfeitas). Rezin et al (2018), apresentaram uma abordagem para veriĄcar formalmente jogos de computador do tipo multiplayer. O processo do jogo é representado por um autômato Ąnito não determinístico que evolui a cada unidade de tempo com base nas ações dos jogadores ou em ações aleatórias integradas ao jogo.…”

“…O processo do jogo é representado por um autômato Ąnito não determinístico que evolui a cada unidade de tempo com base nas ações dos jogadores ou em ações aleatórias integradas ao jogo. Para tanto, Rezin et al (2018) deĄnem formalmente um jogo multiplayer como um conjunto composto por atores (todos os objetos ativos que podem inĆuenciar no processo do jogo), atributos (uma variável inteira que pode alterar o seu valor durante o jogo), parâmetros (uma constante designada antes do jogo começar e que não pode ser mudada, por exemplo o tamanho do mundo virtual ou a velocidade de alguns atores) e ações que podem alterar atributos e serem compartilhadas entre atores. Assim, o autômato representando o jogo é construído nesses termos.…”