ゲームＡＩ連続セミナー
第３回事前資料 II「相互作用系の科学と人工知能科学」
三宅 陽一郎y_miyake@fromsoftware.co.jp

2007.5.8

この資料は第３回セミナーのバックグラウンドとなる知識と考え方をまとめたものです。
ゲームＡＩセミナーで解説するにはあまりに抽象的な内容なので、希望する方のみ閲覧できる事前資料として用意しました。

Craig Reynolds (SCEA)
http://www.research.scea.com/pscrowd/

この３０年間の科学全体の動き
世界の要素に分解して解明する動き
素粒子・原子核物理、化学、分子生物（KEK, CERN など）

今日のテーマ

構成要素から全体を理解しようとする動き
複雑系（全体は大局と局所の相互作用からなる）、統計物理、シミュレーション、生態系（サンタフェ研究所など）

この技術をデジタルゲームへ応用すること

様々な学問における相互作用系のビジョン
現代物理学

この世界を「相互作用をする要素のまとまり」が入れ子構造になったようなものだと考えると世界をシンプルに捉えることが出来る。
人工知能、精神医学、認知科学

知性も、また幾つかの要素が相互作用するシステムである。

孤立系から相互作用系へ

孤立系から相互作用系へ

孤立系（例）１分子の運動相互作用系（例）多数の分子の運動

世界は階層化された相互作用系からなる
個人

社会
社会
生態系（植物、動物）

地球

世界は階層化された相互作用系からなる
地表のシステム

http://www.applc.keio.ac.jp/~sikazono/lab/study.htm

太陽系(Solar system)

宇宙のシステム（cosmic structure）

http://atropos.as.arizona.edu/aiz/teaching/na ts102/mario/solar_system.html

http://www.pla netary.or.jp/Library02/image/library07_1.jpg

世界は階層化された相互作用系からなる生態系（Ecosystem）

http://mdk12.org/instruction/curriculum/hsa/biology/images/ecosystem.gif世界は階層化された相互作用系からなる社会のシステム（social network）
社会システム（Social system）
企業

企業

企業

企業

http://www.rossdawsonblog.com/medianetworks06_sml.gif

会社のシステム（industry）（例）企業の連携と競争からなる社会世界は階層化された相互作用系からなる
知性のシステム（mind）

内部状態

生き物の知性は、身体、精神の内部状態を持ち、さまざまな欲求が同時に競争（競合）している。
それを調整するのが意識であり、意識の機能の一つが知性（例） 「眠たい」「寒いので外に出たくない」「何か食べたい」「食料がないので狩り行かなければならない」
意識は人間の内側に互いに矛盾し欲求を調節して、行動を生み出す。この例なら「外へ狩りに行く」という行動を選択だけが生存につながる。それを選ぶのが意識の役目だ。

「知能」もまた複数の要素の相互作用から創発されたもの

「分散人工知能」の考え方
一つ一つの要素は単純な機能しか持たないが、それらが協調して全体として一つのＡＩを生み出す

（例） 黒板モデル
黒板＝ データが書き込まれ、データから推論される情報が書き込まれる場所
知識源 ＝ 書き込まれたデータを操作する機能を持つプログラム（起動条件と操作が定義された単純な機能しか持たない）

知識源
データ
知識源はＡＩではない単純な機能しか持っていない。
知識源が連携してこの黒板全体が一つの知性（ＡＩ）となる。
書き込まれる（知覚する）

Hearsay-II 音声認識知能
検索文
句
単語列
単語
音節
セグメント
入力波形

音声入力波形からセグメント、音節、単語、とだんだんと推論して、何を喋ったかを認識するＡＩ
各知識源は、それぞれの層から次の層、例えば、単語から単語列を推論するなど単純な機能しか持たない。
しかし、全体としては、人の声を認識するという知能を持つ、世界で初めての分散人工知能が実現された。

「集団の知能」もまた個々のＡＩの相互作用から創発されたもの

（例）マルチエージェント・プランニング
チームＡＩによるチームのためのプラン
敵の前から急襲せよ

敵の後ろから攻撃せよ

それが成功したらそれが成功したら高台から矢を撃て命令
グループＡ

グループＢ

グループＣ

個々のＮＰＣの機能が組み合わさって集団としての知性を創発する

PPP

P PPP

複数の要素の相互作用から「知能」が創発されるという考え方は、「集団としての知能」にも「個としての知能」にも、応用できる共通した考え方なのである。

集団としての知能も、一つの生物の知能も、要素が総合されることで、「新しい機能＝知性」が創発される

一つの知能
簡単な機能

１つの知能

集団としての知能

個々の要素から知能を組み上げる技術はたくさんある
そしてゲームには、そのうちの数個しか応用されていない

デジタルゲームに応用可能な相互作用系の技術と応用の現状
社会科学
経済学

人工知能

マルチエージェント

群制御
創発的知能

協力(co-operation)
共有（sharing)

ＮＰＣ制御

集合知

分散問題解決分散人工知能(DAI)

黒板モデル

人工市場

人工社会

創発（emergence）
創発（emergence）

階層型タスクネットワーク
UnrealTournament Bot

ミドルウェア

知識交換システム

クロムハウンズ

チームＡＩ

群知能心の社会競争(competition)
プランニング

生命科学

自己組織化

同期（synchronization）

ゲーム理論
計算生態学

進化（evolution）
学習(Leartnng)
遺伝的アルゴリズム
アストロノーカ

安定進化戦略（ESS）
自己触媒機構

力学系
スモールネットワーク

化学

セルラオートマトン
ボード
ゲーム

物理学
数学

複雑系

人工生命

デジタルアート

研究としての人工知能、ゲームＡＩとしての人工知能にはこの広大なフィールドを使って知能を作って行けるフロンティアがあるのだ。
そのためには、生物界や社会における実現された集団としての知能の例をたくさん観察して、ゲームで実現したいイメージをつかもう！
セミナーではたくさんの範例を準備します。

魚の群 シミュレーション

Craig Reynolds (SCEA)
http://www.research.scea.com/pscrowd/ザトウクジラの群れの協調行動
コミュニケーション

Stereotypical sound patterns in humpback whale songs:
Usage and function Mercado, E., III, Herman, L. M., & Pack, A. A.
Aquatic Mammals, 29, 37-52 (2003)
http://yourvideo.heteml.jp/detail.php5?id=pxpK_UfMdDY

http://echeng.com/journal/images/misc/060705_095108_echeng3649.jpg

Message のやりとりでお互いを制御
Bubble Net Fishing

お互い声でコミュニケーションを取りながら、泡を出して壁を作り魚たちを囲い込んで、下から口に入れる。

鳥、魚、人 相互インタラクション

後藤弘茂「PlayStation 3はどんなゲームを実現するのか--それはワールドシミュレーション」PC Watchより

ＧＤＣ２００２ ＳＣＥＩ
後藤弘茂「PlayStation 3はどんなゲームを実現するのか--それはワールドシミュレーション」PC Watchより

クロムハウンズ ＡＩの協調
チームＡＩ

チーム作戦パターン

ゴールによる協調（１） 「援護」「護衛」などゴールによるお互いの協調（２） 戦力計算による戦闘、退却判断、集中砲火などアルゴリズムによる群制御（３） チームＡＩによるチームとして統制の取れた行動（４） チームとしての合理性と個体としての合理性の衝突
三宅 陽一郎、人工知能が拓くオンラインゲームの可能性
http://www.bba.or.jp/AOGC2007/2007/03/download.html

交通シミュレーター

Message のやりとりでお互いを制御
Request … 接触の可能性のある相手の車に自分の属性と予定のコースと時刻を知らせる
Change-request … request の変更
Cancel … キャンセル
Reservation-completed … 横断完了の知らせPeter Stone, " Multiagent Traffic Management: An Improved Intersection Control Mechanism"
http://www.cs.utexas.edu/user s/kdr esner/paper s/2005aamas/?p=video

チンパンジーの群れの協調行動
ゲームへ応用したい

アイデア
http://www.kyoto-u.ac.jp/notice/05_news/documents/060905_1.htm

京都大学霊長類研究所 松沢哲郎所長・教授らの研究グループ
http://www.kyoto-u.ac.jp/notice/05_news/documents/060905_1.htm

企画者

技術
ゲーム

群れを使う

プログラマー

タスク分割
偵察
先陣
見張り
しんがり蟻の群れシミュレーション
フェロモン

巣穴えさ

（１） えさをみつけた蟻は、フェロモンを出しながら巣へ戻る。
（２） フェロモンは他の蟻を引き寄せる（３） 引き寄せられた蟻は、フェロモンを出しながらえさを巣へ運ぶ
Ant F arm Simulator (c) 2004 by Roberto Aguirre Maturana
http://www.geocities.com/chamonate/hormigas/antfarm/ゲーム以外の分野の発想からゲームへ

ゲーム

ゲーム以外の分野「集団における知能」の分野ではゲーム以外の分野から得た発想をゲームへ導入することで、大きな結果を得ることが出来るはず。

セミナーではキーとなるような範例を紹介したい

まとめ
この分野は技術者にとっては、技術的に多様で奥深いフロンティアであり、企画にとっては、そこから自分の表現したいものを選択する作家性の求められる分野となる。