So funktioniert Neuro Racer

Was ist Neuro Racer?

Neuro Racer ist eine Rennsimulation, in der du nicht selbst fährst. Du baust die Strecke, und eine künstliche Intelligenz lernt, sie zu fahren – vor deinen Augen, Generation für Generation. Am Anfang fahren die Autos wild durcheinander und landen fast alle in der Mauer. Nach ein paar Dutzend Generationen nehmen die besten die Kurven sauber und fahren eine Ideallinie, die ihnen niemand beigebracht hat.

Das Prinzip dahinter heißt Neuroevolution: Jedes Auto hat ein kleines neuronales Netz als Gehirn. Wer am weitesten kommt, gibt sein Netz – leicht verändert – an die nächste Generation weiter. Kein Auto wird direkt trainiert, es setzt sich einfach durch, was funktioniert. Neuro Racer läuft im Browser, ohne Anmeldung und ohne Download, und rechnet alles auf deinem Gerät.

So funktioniert das Gehirn der Autos

Was ein Auto sieht

Jedes Auto hat sieben Abstandssensoren, die fächerförmig nach vorne zeigen: geradeaus, je zwei leicht schräg, zwei deutlich schräg und zwei fast zur Seite. Jeder Sensor misst, wie weit es bis zur Streckenbegrenzung ist. Als achten Wert bekommt das Netz das eigene Tempo. Mit dem Knopf „Sensoren“ blendest du die Strahlen ein und aus – so siehst du genau, was ein Auto „sieht“.

Was ein Auto entscheidet

Aus diesen acht Zahlen berechnet das Netz über eine verborgene Schicht zwei Ausgaben: wie stark gelenkt wird und ob Gas gegeben oder gebremst wird. Die verborgene Schicht hat 4 bis 16 Neuronen. Mehr Neuronen erlauben feineres Verhalten, brauchen aber auch länger, bis sie sich eingespielt haben.

Wie gelernt wird

Eine Generation endet, wenn alle Autos ausgeschieden oder im Ziel sind, oder wenn die Zeit abläuft. Ein Auto scheidet aus, wenn es die Strecke verlässt, drei Sekunden lang nicht vorankommt oder deutlich rückwärts fährt. Dann bekommt jedes Auto eine Wertung: wie viel der Strecke es geschafft hat, und für Autos im Ziel ein Bonus, der umso größer ist, je schneller sie waren.

Die besten zwei Prozent kommen unverändert in die nächste Generation. Alle anderen Autos stammen von den besten 15 Prozent ab: Meist werden die Netze zweier Eltern gemischt, manchmal nur eines kopiert, und in beiden Fällen wird ein Teil der Werte zufällig ein wenig verändert – das ist die Mutation. Je besser ein Auto war, desto häufiger wird es als Elternteil gewählt.

Fahrphysik

Die Autos fahren nicht auf Schienen. Sie haben eine Höchstgeschwindigkeit, beschleunigen und bremsen unterschiedlich stark und haben nur begrenzte Haftung: Wer zu schnell in eine Kurve geht, kann nicht so eng lenken, wie er will. Genau deshalb lernen gute Netze irgendwann, vor engen Kurven vom Gas zu gehen.

Bedienung

Strecke bauen

Im Reiter „Strecke bauen“ ziehst du mit Maus oder Finger eine Linie – das wird die Mitte der Straße. Wackelige Linien werden automatisch geglättet. Endet die Linie am Start, wird sie zum Rundkurs; über den Knopf „Rundkurs“ schließt du sie auch von Hand. Die Breite der Straße stellst du darunter ein. Statt selbst zu zeichnen, kannst du eine der Vorlagen nehmen: Serpentine, Oval, Grand Prix, Figure Eight oder Zigzag. Strecken lassen sich speichern und als Link oder Bild teilen; Strg+Z macht den letzten Strich rückgängig.

Training

Im Reiter „Training“ startest du die erste Generation. Mit 1×, 3×, 10× oder „Max“ spulst du vor, die Leertaste pausiert. „Mitfahren“ lässt die Kamera dem schnellsten Auto folgen. Nach jeder Generation hält das Training an und zeigt, wie viele Autos im Ziel sind; mit „Schnellsten ansehen“ siehst du die Fahrt des besten Autos noch einmal. Wer nicht jedes Mal klicken will, schaltet „Durchlaufen lassen“ ein. Die Statistik zeigt den Verlauf über alle Generationen und das Netz des besten Autos.

Einstellungen

• Autos je Generation: 50 bis 2000 (Standard 300)
• Neuronen im Netz: 4 bis 16 (Standard 8)
• Mutationsrate: 1 bis 40 Prozent (Standard 10)
• Runden auf dem Rundkurs: 1 bis 3 (Standard 2)

Eine andere Zahl Autos oder Neuronen startet das Training neu, weil die Netze dann nicht mehr zusammenpassen. Mutationsrate und Runden kannst du mitten im Training ändern.

Strategie und Tipps

• Klein anfangen. Eine breite, einfache Strecke wie das Oval ist in wenigen Generationen gelöst. So siehst du schnell, wie das Lernen abläuft.
• Mehr Autos bei schweren Strecken. Bei engen Serpentinen findet eine große Generation eher ein Auto, das zufällig die richtige Idee hat. Dafür braucht jede Generation mehr Rechenleistung.
• Mutationsrate bewusst nutzen. Hängt das Training fest, hilft eine höhere Rate, Neues auszuprobieren. Fahren die besten Autos schon ordentlich, verfeinert eine niedrige Rate die Linie.
• Strecke nachträglich ändern. Die Autos behalten ihr Gehirn, wenn du die Strecke umbaust. So testest du, ob sie wirklich fahren gelernt haben – oder nur diese eine Strecke auswendig kennen.
• Mehrere Runden. Auf dem Rundkurs zählen bis zu drei Runden. Ab der zweiten Runde zeigt sich, ob ein Auto stabil fährt oder nur Glück hatte.

Typische Anfängerfehler

• Die erste Strecke ist zu schmal und zu kurvig. Dann scheiden fast alle Autos sofort aus, und es gibt wenig, worauf die nächste Generation aufbauen kann.
• Die Mutationsrate ganz hochdrehen. Dann geht Gelerntes schneller verloren, als Neues dazukommt.
• Nach zwei, drei Generationen aufgeben. Die ersten Generationen wirken oft chaotisch; der Durchbruch kommt meist plötzlich.

Häufige Fragen

Lernt die KI wirklich, oder ist das vorprogrammiert?

Sie lernt wirklich. Die ersten Netze sind reiner Zufall. Wie man lenkt und bremst, entsteht nur durch Auslese und Mutation über die Generationen.

Warum fahren manche Autos rückwärts oder im Kreis?

Weil ihr zufälliges Netz das so entscheidet. Solche Autos scheiden schnell aus und vererben nichts.

Wird mein Training gespeichert?

Gespeichert werden die zuletzt gebaute Strecke, deine gespeicherten Strecken und die Einstellungen, im lokalen Speicher deines Browsers. Das Training selbst beginnt nach dem Neuladen neu.

Läuft Neuro Racer auf dem Handy?

Ja. Bei vielen Autos braucht es allerdings Rechenleistung; auf älteren Handys sind 300 Autos je Generation ein guter Wert.

Hinter den Kulissen

Neuro Racer ist in reinem JavaScript geschrieben und nutzt keine KI-Bibliothek – das neuronale Netz, die Evolution und die Fahrphysik stecken in einer einzigen Datei. Damit auch 2000 Autos gleichzeitig flüssig fahren, prüfen die Sensoren nicht jede Kante der Strecke einzeln. Beim Bauen berechnet das Spiel einmal für jeden Punkt der Karte, wie weit die nächste Begrenzung entfernt ist. Die Sensoren springen damit in wenigen großen Schritten bis zur Mauer vor, statt sich Pixel für Pixel heranzutasten. Die freihand gezogene Linie wird erst vereinfacht und dann geglättet, damit die Straße keine Knicke hat.