Connect4

Connect4 é um projeto acadêmico que desenvolve uma inteligência artificial capaz de jogar o jogo Connect 4 de forma competitiva. O projeto inclui geração de dados de treinamento, treinamento de uma rede neural e integração da IA no jogo, permitindo que a IA tome decisões inteligentes durante as partidas.

Índice

• Visão Geral
• Tecnologias Utilizadas
• Instalação
• Geração de Dados
• Treinamento da Rede Neural
• Executando o Jogo
• Estrutura do Projeto
• Licença

Visão Geral

O projeto Connect4 tem como objetivo desenvolver uma inteligência artificial que possa jogar Connect 4 de maneira competitiva contra jogadores humanos ou outras IAs. A IA é implementada utilizando redes neurais com TensorFlow e Keras, capazes de aprender estratégias vencedoras a partir de dados de jogos simulados.

A estrutura do jogo está implementada nos scripts fornecidos, e o papel do dev é criar o script player, que integra a IA ao jogo, permitindo que ela escolha jogadas de forma inteligente.

Tecnologias Utilizadas

• Python 3.12: Linguagem de programação utilizada para desenvolver o projeto.
• TensorFlow: Biblioteca de aprendizado de máquina para treinamento da rede neural.
• Keras: API de alto nível para construção e treinamento de modelos de redes neurais.
• NumPy: Biblioteca para manipulação de arrays e matrizes.
• Matplotlib: Biblioteca para visualização de dados e gráficos.
• CSV: Formato utilizado para armazenamento dos dados de treinamento.
• Virtualenv: Ambiente virtual para gerenciamento de dependências.

Instalação

Note:

Em ambientes linux certifique de ter esses pacotes:

python3.12 python3.12-venv python3.12-dev

1. Instale o Python 3.12 com os pacotes necessários para criação de ambientes virtuais:

   sudo apt install python3.12 python3.12-venv python3.12-dev

Continuação:

1. Clone este repositório:

   git clone https://github.com/truegreatvoid/connect4

2. Entre no diretório do projeto:

   cd connect4

3. Crie um ambiente virtual (opcional, mas recomendado):

   python3.12 -m venv venv_cleiton
   ./venv/bin/activate  # No Windows: source venv\Scripts\activate

4. Instale as dependências:

   pip install -r requirements.txt

Geração de Dados

Antes de treinar a rede neural, é necessário gerar os dados de treinamento. O script gerar.py simula partidas de Connect 4 entre dois jogadores aleatórios e salva os estados do tabuleiro e as jogadas realizadas em um arquivo CSV.

1. Entre no diretório de redes_neurais:

   cd redes_neurais

2. Execute o script de geração de dados:

   python gerar.py

   Isso criará o arquivo connect4_data.csv com os dados de treinamento no seu diretório raiz.

Treinamento da Rede Neural

Com os dados de treinamento gerados, você pode treinar a rede neural utilizando o script treinamento.py.

1. Entre no diretório de redes_neurais:

   cd redes_neurais

2. Execute o script de treinamento:

   python treinamento.py

   Este script carregará os dados de connect4_data.csv, treinará o modelo de rede neural e salvará o modelo treinado como connect4_model.h5 no seu diretório raiz.

3. Monitoramento do Treinamento: Durante o treinamento, gráficos de perda e acurácia serão exibidos para monitorar o desempenho do modelo.

Executando o Jogo

Após treinar o modelo, você pode executar o jogo Connect 4 com a IA integrada.

1. Certifique-se de que o modelo treinado (connect4_model.h5) está no diretório raiz do projeto.

2. Execute o mediador do jogo:

   python mediador.py

   O jogo iniciará, exibindo o tabuleiro e alternando entre o jogador aleatório e a IA.

Estrutura do Projeto

Abaixo está uma visão geral dos principais arquivos e diretórios no repositório:

Connect4/
├── redes_neurais/gerar.py               # Script para simular partidas e gerar dados de treinamento
├── redes_neurais/treinamento.py         # Script para treinar a rede neural com os dados gerados
├── redes_neurais/jogador.py             # Script onde a lógica da IA está implementada
├── mediador.py                          # Script principal que gerencia as partidas do jogo
├── jogador_random.py                    # Script do jogador aleatório (oponente da IA)
├── connect4_data.csv                    # Arquivo CSV contendo os dados de treinamento
├── connect4_model.h5                    # Arquivo do modelo treinado da rede neural
├── requirements.txt                     # Lista de dependências do projeto
└── README.md                            # Este arquivo

Descrição dos Scripts

• redes_neurais/gerar.py: Simula partidas de Connect 4 entre dois jogadores aleatórios e registra os estados do tabuleiro e as jogadas realizadas em connect4_data.csv.

• redes_neurais/treinamento.py: Carrega os dados de connect4_data.csv, treina a rede neural utilizando TensorFlow e Keras, e salva o modelo treinado em connect4_model.h5.

• redes_neurais/jogador.py: Implementa a lógica da IA, utilizando o modelo treinado para escolher a melhor jogada com base no estado atual do tabuleiro.

• mediador.py: Gerencia as partidas do jogo, alternando entre o jogador aleatório e a IA. Exibe o tabuleiro utilizando Matplotlib e declara o vencedor.

• jogador_random.py: Implementa a lógica de um jogador que faz jogadas aleatórias, servindo como oponente da IA.

Licença

Licença de Uso Educacional

Este projeto é de uso exclusivo para fins educacionais e acadêmicos na disciplina de Inteligência Artificial, ministrada pelo Professor Cleiton, do curso de Análise e Desenvolvimento de Sistemas (4º Período, 2024.02) na Faculdade Unibra. É destinado ao desenvolvimento de habilidades em inteligência artificial e aprendizado de máquina.

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