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Título : Aplicación de aprendizaje por refuerzo en un entorno de videojuego desarrollado para la simulación de estrategias de speedrun con un agente inteligente
Autor : Cajas Cajas, Viviana Elizabeth
Santillan Troya, Matheo Javier
Palabras clave : INGENIERÍA EN SOFTWARE
APRENDIZAJE POR REFUERZO
PROXIMAL POLICY OPTIMIZATION
INTELIGENCIA ARTIFICIAL
VIDEOJUEGOS
Fecha de publicación : ene-2026
Editorial : Universidad Internacional SEK
Citación : UISEK-T SOF S235ap/2026
Resumen : This research develops a system based on Reinforcement Learning (RL) for the optimization of strategies in a 2D platform speedrun videogame using Godot Engine 4.5.1 and Python 3.10. The objective of the study is to implement an autonomous support agent within the game, capable of minimizing level completion time while responding effectively to different in-game scenarios through the application of RL architectures. The simulation environment is implemented using Godot Engine 4.5.1, incorporating customized physics and a progressive level design that supports the agent’s incremental learning process. The system follows a client–server architecture, in which the game engine acts as the client and communicates in real time with an RL agent implemented in Python via TCP/IP sockets. This communication enables the reception, execution, and storage of the agent’s optimal policies using the Proximal Policy Optimization (PPO) algorithm within the Stable Baselines3 framework. Experimental results report an average client–server communication latency of 1.3 ms, along with a dense reward function specifically designed to encourage efficient forward movement, strategic use of the dash mechanic, and the reduction of redundant actions through penalization criteria. During the initial 10,000 training steps, the agent exhibits exploratory learning behavior, followed by stable convergence after approximately 1,000,000 steps. The trained agent achieves an average level completion time of 29.8 seconds, with a success rate of 88% and a generalization capability of 72% providing a replicable foundation for academic and professional applications.
Descripción : La presente investigación desarrolla un sistema basado en Aprendizaje por Refuerzo “Reinforcement Learning” (RL) para la optimización de estrategias en un videojuego de tipo “speedrun” en plataforma 2D utilizando el motor de juegos Godot Engine 4.5.1 y el lenguaje Python 3.10. El objetivo de la investigación es implementar un agente de soporte autónomo en el juego capaz de minimizar el tiempo de completado de niveles del juego que pueda responder eficazmente en otros escenarios del juego aplicando las arquitecturas de RL. El entorno de simulación utiliza el motor de juegos Godot Engine 4.5.1 que incorporando físicas personalizadas y un diseño progresivo de niveles efectivo para el aprendizaje incremental del agente a través de un modelo de cliente–servidor, donde el motor de juego actúa como cliente y se comunica en tiempo real con un agente de RL implementado en Python, mediante sockets TCP/IP para recibir, ejecutar y guardar las “policies” optimas del agente utilizando una función de “Proximal Policy Optimization” (PPO) con el “framework” Stable Baselines3. Los resultados muestran una latencia promedio de 1.3 ms en la comunicación servidor cliente, una función de recompensa densa diseñada que incentiva el avance eficiente, uso estratégico del dash y la reducción de acciones redundantes a través de criterios de penalización. Es decir, el agente “aprende” de manera exploratoria durante las primeras 10000 “steps”. Se estima una convergencia estable a partir de los 1000000 de pasos y un tiempo promedio de completado de 29.8 segundos, con una tasa de éxito del 88% y una capacidad de generalización del 72 % que ofrezca una base replicable con fines académicos y profesionales.
URI : https://repositorio.uisek.edu.ec/handle/123456789/5813
Aparece en las colecciones: Software

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