Human vs AI: Tic-Tac-Toe Edition

Prof. Dr.-Ing. Marko Hedler
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hedler@hdm-stuttgart.de

In unserem Projektmodul sollte das bekannte Spiel Tic-Tac-Toe auf eine interaktive Art und Weise umsetzt werden. Das Spielprinzip ist den meisten bekannt, neu ist dagegen die Art der Interaktion. Gespielt wird gegen einen Roboter, der selbständig die Züge des Spielers erkennt, analysiert und mit einem Stift die passende Reaktion auf das Papier zeichnet. Möglich gemacht wurde dies durch die Kombination von KI-basierter Bilderkennung, einem intelligenten Spielalgorithmus und der Ansteuerung des Plotters „AxiDraw“. Zunächst wurde mithilfe von möglichst unterschiedlich gezeichneten Kreisen und Kreuzen das Machine Learning Model ‘Teachable Machine‘ mit Daten gefüttert, sodass der aktuelle Spielstand zuverlässig erfasst werden kann. Diese Daten werden dann an den Spielalgorithmus weitergeleitet, welcher mithilfe des Minimax-Algorithmus jeden möglichen Ausgang des Spiels simuliert und als Reaktion den jeweils für den Roboter besten Zug ermittelt. Als Programmiersprache wird Python verwendet, um den AxiDraw anzusteuern. Das jeweilige Feld wird durch zwei Koordinaten eines zweidimensionalen Koordinatensystems übermittelt und dann mithilfe des beweglichen Zeichenapparats auf das Papier gezeichnet. Jetzt ist wieder der Spieler mit seinem nächsten Zug an der Reihe.

Das Studienprojekt zeigt, wie die Kombination von Robotik, künstlicher Intelligenz und Machine Learning dazu genutzt werden kann, komplexe Aufgabenstellungen zu lösen. Der TicTacToe-Roboter ist nicht nur ein Showcase für viele Skills, die man im Rahmen des WING-Studiums lernen kann, sondern zeigt auch das Potential der Kombination verschiedener Technologien, um neue Anwendungsbereiche zu erschließen.