Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Пермский филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования

Национальный исследовательский университет

Высшая школа экономики

Факультет экономики, менеджмента и бизнес-информатики

Кафедра информационных технологий в бизнесе

Направление подготовки 38.03.05 Бизнес-информатика

Выпускная квалификационная работа

Тема:

Разработка экспертной системы подбора параметров игрового сервера

Студент: Исмаилов В.А.

Руководитель Д.Б. Кузнецов

Старший преподаватель

Пермь, 2018 год

Оглавление

• Аннотация
• Введение
• Глава 1. Анализ задачи создания экспертной системы
• 1.1 Основные понятия
• 1.2 Актуальность проблемы
• 1.3 Обзор аналогов
• Глава 2. Проектирование экспертной системы
• 2.1 Бизнес-процессы
• 2.2 Проектирование приложения
• 2.2.1 Этап идентификации
• 2.2.2 Этап концептуализации
• 2.2.3 Механизм логического вывода
• 2.3 Проектирование приложения «Server-Selector»
• 2.3.1 Концепция
• 2.3.2 Стек технологий
• 2.3.3.Компоненты веб-приложения
• Глава 3. Реализация приложения экспертной системы
• 3.1 Реализация базы знаний
• 3.2 Реализация веб-приложения
• 3.2.1 Вёрстка веб-страницы
• 3.2.2 База знаний и экспертная система в приложении
• 3.2.3 Основной скрипт веб-приложения
• 3.3 Результат разработки приложения
• Заключение
• Библиографический список
• Приложения


Аннотация

Данная выпускная квалификационная работа на тему «Разработка экспертной системы подбора параметров игрового сервера», написан в соответствии с учебным планом факультета «Бизнес-информатика» научно-исследовательского университета «Высшая школа экономики», утвержденным в государственном стандарте высшего профессионального образования «Направление 380305 Бизнес-информатика» Исмаиловым Вячеславом Алексеевичем.

Текст отчета о проделанной работе состоит из введения, заключения и трех содержательных глав. В первой главе представлены основные теоретические понятия, результаты анализа, выводы о необходимости создания своего программного инструмента. Во второй главе представлены этапы проектирования экспертной системы для подбора параметров игрового сервера, для решения конкретной проблемы. В третьей главе уже происходит реализация программного обеспечения и размещение его на хостинге, а также тестирование и проверка результатов.

Текст работы состоит из 61 страницы из них 35 - основного текста, в нем содержится три таблицы и 28 иллюстраций. Библиографический список содержит 19 наименований.

Введение

Игровая индустрия, в наши дни, является одной из самых быстроразвивающихся отраслей. Постоянно выходят новые видеоигры, в которых представляются новые технологии, новые возможности графики, новые форматы взаимодействия с игроком. Новые игры более требовательны к персональным компьютерам или серверным машинам, на которых игровая платформа запускается. Игровые процессы несут за собой нагрузку на оборудование и чем выше уровень реалистичности графики в игре или чем больше пользователей одновременно подключается к игровому серверу и взаимодействует друг с другом, тем выше нагрузка на машины и тем производительнее оборудование должно быть.

Из-за этого возникает проблема как у пользователей видеоигр, так и у предпринимателей, владельцев игровых серверов, которые предоставляют игрокам возможность играть в выбранную ими игру в многопользовательском режиме.

В данной исследовательской работе рассмотрена, именно, вторая проблема, со стороны владельцев серверов. Создавая игровой сервер, для того, чтобы пользователи могли к нему подключаться и играть на нем в свою любимую игру, а предприниматель, в последствии получал доход с игровых преимуществ на его сервере, владелец сервера должен помнить о нагрузке, которая будет идти на игровую машину. В зависимости от того, насколько сильная или наоборот слабая нагрузка будет приходится на игровой сервер, нужно принимать решение о приобретении или аренде более, или менее производительной машине.

Без специальных знаний в области вычислительной техники или опыта сборки комплектующих для серверной машины очень сложно подобрать именно ту серверную сборку, которая в последствии необходима будет проекту для его нормального существования. Без обращения к эксперту, который мог бы проконсультировать и дать рекомендации по приобретению той или иной серверной машины, незнакомый с этой отраслью человек, может совершить ошибку при выборе и купить или арендовать машину, которая будет недостаточно мощная и создаст неудобства для игроков или же наоборот, серверная сборка может быть слишком мощной, чем необходима для работы проекта, что выразится в неоправданных расходах для основателя.

В ходе данной работы была проанализирована проблема, которая присуще пользователям, которые выбирают серверную машину для своего проекта, но не имеют необходимых знаний о технических характеристиках комплектующих серверов и по этой причине вынуждены обратиться к специалисту, чтобы получить консультацию и сделать более грамотный выбор.

Была поставлена задача разработать программное обеспечение, в виде экспертной системы, которая смогла бы заменить эксперта при выборе серверной сборки для игрового проекта. При этом, пользователю бы не требовалось специальных знаний для совершения выбора, а программа могла бы помочь пользователю сделать более грамотный выбор, как с точки зрения необходимой мощности, так и соответствующей стоимости.

Глава 1. Анализ задачи создания экспертной системы

В данной главе изложены все основные идеи и понятия, которые были изучены и проанализировать, для того, чтобы перейти к проектированию и созданию приложения «Server Selector», которое призвано помочь в выборе серверной машины для игрового проекта пользователям, которые не сильны в технических характеристиках серверов. Также выявлена актуальность данной проблемы и был проведен обзор аналогов данного решения.

1.1 Основные понятия

Экспертная система - программа, способная заменить частично или полностью эксперта в той или иной области для решения проблемы, которая стоит перед пользователем системы [1]. В случае данной исследовательской работы, перед пользователем стояло именно такого рода проблема, когда необходим совет эксперта в выборе игрового сервера. Выбор технической части для игрового проекта - не самая простая задача, для её исполнения в грамотном виде необходима достаточная теоретическая база и опыт специалиста. Несмотря на то, что экспертные системы появились очень давно, они по-прежнему занимают важное место на когнитивной ветви интеллектуальных систем [2] и не утратили актуальности в сфере рекомендательных систем [3].

Кроссплатформенная система - программное обеспечение, которое способно функционировать на различных операционных системах: Microsoft Windows, Linux и других. Частично такая задача решается представлением рабочей программы в виде веб-приложения, которое открывается в интернет-браузере, тем самым любая операционная система, в которую возможно установить интернет-образователь будет поддерживать программное обеспечение, которое было написано в виде веб-страницы.

Во время работы с сервером на машину поступает непрерывный поток информации о состоянии игровых персонажей, координаты объектов, построек (если таковые предусмотрены игровым механизмом), здоровье персонажа, игровые команды, част игроков. Нужно понимать, что всю информацию необходимо обрабатывать и отправлять обратно пользователю, для этого серверной машине необходимо задействовать оперативную память. Главная сложность перед пользователем состоит в том, как много потребуется оперативной памяти для целей его игрового проекта.

Помимо оперативной памяти на сервере так же присутствует внешняя память. На ней хранятся данные о сервере, исполняемые файлы, сама операционная система сервера и так же база данных для сохранения игрового процесса игроков. Но зачастую для полноценного функционирования необходимо делать резервное копирование, как игрового процесса пользователей или их покупок в игровом магазине для получения игровых преимуществ. Резервные копии необходимы для того, чтобы этот процесс не был безвозвратно потерян и, в случае чего, был восстановлен. В этом случае так же неизвестно на этапе планирования сколько именно внешней памяти потребуется для того, чтобы обеспечить необходимое количество резервных копий и их объем.

Существует масса способов посчитать необходимый объем внешней памяти и сколько необходимо оперативной памяти для полноценной работы сервера без каких-либо неудобств для игроков. Но без необходимых познаний теоретической базы в области технических характеристик игровых серверов, велик шанс совершить ошибку при выборе серверной машины. Можно купить или арендовать для проекта недостаточно мощную машину, что может привести к некорректной работе всех серверных программ, так же вызвать массу неудобств для игроков, что в итоге может привести к закрытию сервера. С другой стороны, пользователь может приобрести или взять в аренду сервер, который будет превосходить его потребности и функционал сервера будет, просто, не использован, но пользователь обязуется заплатить за этот функционал, независимо от того пользуется он или нет. Всё это может привести к неоправданным издержкам, которые могли бы, возможно, выражаться в виде чистой прибыли игрового проекта, но в силу некорректного выбора серверного оборудования этого не происходит.

1.2 Актуальность проблемы

Как было ранее обозначено, игровая индустрия постоянно растет и развивается. Создается больше новых игр, и разработчики постоянно привлекают интерес игроков к многопользовательскому режиму игры. У многих игроков и пользователей возникает желание создать свой игровой сервер, для того, чтобы, просто, играть своей компанией или же кто-то хочет построить на этом дело, которое сможет приносить доход.

И в первом, и во втором случаях требуется хотя бы базовые знания о технических характеристиках серверных машин, для того, чтобы совершить грамотный и осознанный выбор, чтобы не переплатить или же, наоборот, не выбрать недостаточно мощный сервер.

Так или иначе, для того, чтобы сделать правильный выбор, необходимы знания, которыми типичные пользователи, как правило, не обладают, необходимым объемом знаний в области технических характеристик серверного оборудования. Поэтому, для того, чтобы сделать сбалансированный выбор серверной машины, нужно обращаться к эксперту, что может привести к дополнительным затратам и потраченному времени. Или же нужно будет тратить время на самостоятельное изучение свойств игровых серверов, что опять же скажется на потраченном времени, для кого-то из пользователей это вообще может быть слишком сложно для понимания.

Выходит, что нет решения, в том случае, если нет возможности, заниматься изучением технических особенностей оборудования для игрового сервера и нет финансовых средств для найма эксперта в этой области. Поэтому было принято решение создать программное обеспечение, которое бы смогла подобрать игровой сервер для того или иного проекта и при этом заменить эксперта. В этом случае больше всего подходит вариант с созданием именно экспертной системы, так как, экспертная система должна задать пользователю, который не знает о технических характеристиках игровых серверов ничего, в понятно представленной для него форме.

Основываясь на вопросах, заданных пользователю, экспертная система, имеющая список правил, которые позволят дать пользователю конкретный сервер, подходящий под требования пользователя наилучшим образом.

По мере заполнения пользователем формы, экспертная система будет получать ответы на список вопросов, которые необходимы для того, чтобы пройти по базе знаний и выбрать наиболее подходящий вариант для пользователя. Эта база знаний и заменит эксперта в данной области. При всем этом необходимо получать от экспертной системы такой ответ, который бы был достаточный по мощности, если это необходимо или наоборот не стоил слишком больших денег, если не нужно.

Так же некоторым пользователям мало получить, просто, информацию о сервере, который им подходит. Поэтому экспертная система должна предлагать пользователю сразу приобрести наиболее подходящий ему вариант, то есть ссылаться на провайдера игровых серверных машин.

1.3 Обзор аналогов

Было проведено исследование, в ходе которого были найдены аналогичные решения выше поставленной проблемы, но все они в той или иной мере не соответствовали требованиям или не покрывали всю проблему целиком.

Например, сервис «CompareGameHosting» (см. Рис. 1), предлагает сервера для различных конкретных игр, которые поддерживают многопользовательский режим, но нет дополнительных конфигураций, которые бы смогли точно подобрать серверную машину под определенные нужды пользователя [4].

Рис. 1. Интерфейс сервиса CompareGameHosting в выборе сервера для игры Minecraft

Та же проблема присуще сервису «GameServerHost» [5] (см. Рис. 2), с помощью данного сервиса можно выбирать различные видеоигры и сравнивать цены у разных провайдеров, но детальный подбор характеристик отсутствует, единственный параметр, который можно поменять при выборе сервера - это количество игроков, которые будет вмещать в себя сервер, что недостаточно для грамотного выбора игрового сервера.

Рис. 2 Интерфейс сервиса GameServerHost

Существуют и другие решения, в которых, все-таки, присутствует детальный список отдельных компонентов, например, сервис «Our Servers» [6] (см. Рис 3). Данный сервис позволяет подбирать сервера только для игры Minecraft. То есть, данный сервис не подходит для выбора параметров сервера для других игр.

Рис. 3 Интерфейс сервиса «Our Servers»

Сервисов, которые позволяют выбрать сервер под определенную игру, не мало. Но даже если, рассматривать их как альтернативные варианты решения проблемы, зачастую выбор серверов не так велик и спектр иногда наполнен необъективными и не совсем понятными параметрами, как, например, отсутствие полных ограничений в сервисе «Host Horde» [7] (см. Рис. 4), но на самом деле не ясно, что скрывается за этим полным снятием ограничений.

Рис. 4. Услуги сервиса «Host Horde»

По окончании сравнения аналогов, становится ясно, что полного решения проблемы, которая была поставлена в ходе данного исследования, нет. Большинство сервисов не предоставляют возможности детального подбора игрового серверного оборудования. В одних случаях нет возможности детально подобрать параметры и выбрать для себя наиболее подходящий вариант. Другие сервисы не предоставляют возможности выбора игры и дают только параметры для одной игры. Третий случай, это когда уже имеющиеся сервисы предоставляют не объективные варианты, не поясняя, что скрывается за их понятиями, такими как «Неограниченное количество игроков», так как ограничение предусмотрено самим игровым механизмом.

В тоже время решение на основе экспертной системы позволит получить более конкурентоспособное решение, так как с одной стороны, будет учитывать и различные игры, и их параметры, включая те параметры, которые также зависят от других параметров, так и с другой стороны, за счёт того, что в экспертной системе ключевую роль играют знания, будет способно передавать опыт и знания эксперта в решение задачи и позволит в дальнейшем решать новые задачи за счёт изменения базы знаний.

Так же общая проблема всех изученных, в ходе исследования, сервисов в том, что они используют устаревший дизайн и их интерфейс не всегда сразу понятен пользователю.

Было решено учесть все недостатки проанализированных аналогов и спроектировать программное обеспечение, которое отличалось бы своим удобством использования и максимально полезным функционалом для пользователя, который хочет выбрать игровой сервер для своего проекта.

2. Проектирование экспертной системы

В данной главе изложены все этапы проектирования экспертной системы, также описаны технологии, использованные при создании приложения «Server-Selector», которое поможет пользователю при выборе параметров игрового сервера.

2.1 Бизнес-процессы

Для того, чтобы проанализировать, как именно проектировать приложение таким образом, чтобы оно удовлетворяло требованиям пользователя, были спроектированы бизнес-процессы, которые отображают все процессы, совершаемые пользователем до внедрения в процесс выбора серверной машины экспертной системы подбора параметров игрового сервера (см. Рис 5).

Рис. 5 Бизнес-процесс до внедрения экспертной системы

Очевидно, что перед пользователем стояла цель приобретения игрового сервера, но для того, чтобы ему этого достичь, пользователю придется проделать ряд дополнительных действий, которые затребуют времени. Задача экспертной системы упростить данный процесс и ускорить его, чтобы пользователю не приходилось проводить время в изучениях технических особенностей, поиске провайдеров и самостоятельном выборе серверной машины.

Приложение, проектируемое, в ходе данного исследования призвано упростить и ускорить данный бизнес процесс, путем автоматизации нескольких шагов в данном бизнес-процессе (см. Рис 6).

Рис. 6. Бизнес-процесс после внедрения экспертной системы

2.2 Проектирование приложения

Разработка прототипа ЭС состоит из трёх основных этапов [8].

Первый этап - этап идентификации. На данном этапе проектирования ЭС требуется определить ключевые понятия, набор переменных, их типы и допустимые значения, а также входные и выходные данные ЭС.

Второй этап - этап концептуализации. На данном этапе определяются взаимосвязи между выделенными на предыдущем этапе понятиями.

Также на этапе проектирование экспертной системы требуется определить тип базы знаний в экспертной системе и механизм логического вывода.

2.2.1 Этап идентификации

Рекомендуемый сервер зависит от игры, размещённой на нём, и некоторых параметров у этой игры. При этом у различных игр могут быть различные параметры, влияющие на нагрузку на сервер и, как следствие, влияющие на рекомендуемый сервер.

Разрабатываемый прототип экспертной системы поддерживает рекомендации серверов для трёх игр: Rust [9], Minecraft [10] и Counter Strike 1.6 [11]. Параметры данных игр описаны ниже (см. Таблица 1).

Таблица 1

Список параметров игр