Game Theoretic Analysis of an Air Combat Simulatin Model

Abstract

Diplomityössä tarkastellaan peliteorian hyödyntämismahdollisuuksia diskreettiaikaiseen tapahtumasimulointiin perustuvan X-Brawler-ilmataistelusimulaattorin toiminnan analysoinnissa. Työn tavoitteena on tutkia, miten erilaisia pelimalleja voidaan konstruoida simulointituloksista, ja toisaalta hyödyntää peliteoriaa simulointimallin validoinnissa ja simulointitulosten tarkastelussa.

Työssä esitellään kaksi uutta lähestymistapaa pelimallien estimointiin simulointituloksista ja menetelmä, jonka avulla voidaan arvioida luotettavien pelimallien estimointiin vaadittavien simulointien lukumäärä. Simulaatiomallin jatkuvia muuttujia käytetään regressiopeleissä, jotka perustuvat usean muuttujan regressioanalyysiin. Työssä estimoiduissa regressiopeleissä pelaajien strategiat liittyvät X-Brawlerin päätöksentekologiikkaa ohjaaviin päätösmuuttujiin ja toisaalta lentokoneparven muodostelman määrääviin suunnittelumuuttujiin. Simulointimallin diskreettejä muuttujia hyödynnetään matriisipeleissä, joissa hyötyestimaattien vertailuun käytetään työssä esitettyä luokittelumenetelmää. Työssä konstruoiduissa matriisipeleissä pelaajien strategiat ovat ilmataistelun sitoutumistaktiikoita.

Pelimalleja käytetään simulointimallin validointiin siten, että niiden ominaisuuksia verrataan todellisen ilmataistelun perusteella pääteltävissä oleviin rakenteisiin. Toisaalta pelimallien avulla etsitään parhaita strategioita vastustajan eri strategioita vastaan ja tutkitaan, miten simulaattorin sisäiset muuttujat vaikuttavat ilmataistelun lopputulokseen.

Työssä estimoidut pelimallit osoittavat X-Brawlerin tuottavan käytetyillä asetuksilla epäjohdonmukaisia tuloksia, sillä estimoiduissa malleissa ilmataistelun toinen osapuoli on systemaattisesti etulyöntiasemassa. Tämän takia peliteoreettista analyysia ei voitu saattaa loppuun asti kaikkien pelimallien osalta. Tästä huolimatta työ osoitti, että peliteoria tarjoaa monipuolisia mahdollisuuksia sekä simulointimallin validointiin että optimaalisten ilmataistelustrategioiden määräämiseen. Näin työssä esiteltyjä lähestymistapoja kannattaa soveltaa myös muiden ilmataistelun simulointimallien analysointiin. Peliteoreettista lähestymistapaa voidaan hyödyntää myös muiden sovellusalojen simulointitutkimuksissa.