マルチエージェント論を用いた情報伝達ネットワークの安定性評価への応用研究*
Research on Stability Evaluation of Disaster Information Network by Multi Agent theory*
1090489 前田慎一**・那須清吾***
By Shinichi MAEDA**・Seigo NASU***1． はじめに
地震調査研究推進本部は 2008 年 1 月 1 日以降、高知県沖の南海トラフを震源とした南海地震の発生確率は30 年以内で 50％程度と発表している。地震調査研究推進本部が発表している発生確率および想定被害により、地震震源地に近い地域は地震対策を迫られている。南海
地震の予測震源地に近い高知市が作成した地域防災計画
では、情報伝達を行う各々関係機関の活動に必要な情報は記載されているが、具体的な収集・伝達の流れが明確ではなく、情報がどのように伝達されていくかが不明である。また、基本方針のひとつとして「迅速な収集伝達体制の整備」掲げられているが、現在利用している情報伝達ネットワークが利用者の要求を満足させるものであることを証明できる指標が存在しなので、体制の整備状況を客観的に証明することができない。
本研究では、マルチエージェント論の考え方を用いて情報伝達ネットワークを評価するモデルを構築し、ケーススタディとしてヒアリング調査により明らかにした
行政組織間の情報伝達ネットワークをモデル上で相対的に評価することで、マルチエージェント論の実用化の可能性と情報伝達ネットワークの評価が可能であることを証明した。

また行政組織の集合をマルチエージェントとして扱い、情報伝達をコミュニケーション手段とする
2）ヒアリング調査の実施
情報伝達ネットワーク評価モデルを構築するためには、情報伝達を行う組織が情報収集から伝達までの過程におけるプロセスを明らかにする必要がある。災害時において、実際に行われる伝達プロセスと規定されている伝達プロセスに乖離がある可能性はある。しかし、実際に行われる伝達プロセスが規定されている伝達プロセスを基にプロセス内の省略や追加から成り立つと仮定すれば、規定されている伝達プロセスを基にモデルを作成することが現実の伝達プロセスに最も近い伝達プロセスであるといえる。よって、今回は関係組織へのヒアリング調査を行い規定されているプロセスを明らかにする。実際に行ったヒアリング調査の概要を表－1に記す。

ヒアリング対象

高知市危機管理室,高知市消防局,高知市保健所,平田団地防災会

ヒアリング内容

情報収集・伝達プロセス,収集・伝達ツール表－1 ヒアリング実施時の対象および内容

2．ネットワーク評価モデルの構築
本章では、今回用いる手法であるマルチエージェント論の説明とその条件に基づいて行ったモデル構築について論じる。モデル構築は、プログラミング言語の「visual basic」を用いて行った。

第○段階情報処理フレーム※自己発見情報、未処理情報においては第一段階
他組織伝達情報においては(他組織が処理した段階＋1)段階の情報処理と定義する*キーワーズ：マルチエージェント論、情報伝達、施策評価** 高知工科大学 社会システム工学科 社会マネジメント研究室*** 高知工科大学 社会システム工学科

情報処理

情報分類・整理

情報判断
他組織及び内部部署からの要求
自組織及び統括部署に伝達を要求
伝達先の組織に伝達及びその他の行動を要求
その他の行動を要求
自組織が問題を解決→他組織及び内部部署の目標達成

自組織が目的達成のために必要

情報収集

1）マルチエージェント論
マルチエージェント論とは、ある複数の自律的な主体が共通のコミュニケーション手段,規範としてのルー
ル、共通あるいは個別の目的のいずれかあるいは複数を持ちうるときに、主体同士の相互作用が導き出した結果のメカニズムを明らかにする理論である。
本研究では、主体の集団である行政組織とエージェントと仮定する。組織では複数の人が行動し組織の活動を担っている。よって以下「組織エージェント」と呼ぶ。

情報処理の全てのプロセスは、組織の「目的を達成する」という概念のもと実施される要求された場合は、要求先の目的達成のためとなる

収集情報：行動を要求される情報
自分が必要な情報
自組織発見情報(内部からの情報)
他組織送信情報
未処理or処理済み
未処理
他組織送信情報処理済み※

組織内の部署…組織の目的を達成するために自部署の業務に応じた行動、伝達を行う

他組織及び内部組織への伝達に必要伝達した相手に更なる伝達orその他の行動を要求→他組織及び内部部署が要求を満たす→自組織の目標達成
自組織がその他の行動のために必要→行動を行い問題解決→自組織の目標達成

自組織及び部署が行動するための情報
自組織で行動する
自組織及び統括部署が伝達するための情報
内部部署に伝達してから外部へ伝達する情報
内部部署の行動のために内部伝達する情報
他組織へ直接伝達する情報
カテゴリ分けライフライン情報、二次災害情報、医療情報
地震災害での被害状況、避難情報

優先順位付け判断・分類・整理した情報に優先順位をつけて優先順位の高いものから処理する
例：より多くの生命危機を回避低減することができるか
伝達先の目的達成をために必要な情報 etc

情報伝達
伝達以外の行動自組織の目的達成のために自己が必要と判断した行動
他組織から要求された内部伝達
別部署が行動するための情報組織が部署に行動してもらいたい部署が行動するために必要別部署が外部へ伝達するための情報
他組織の目的達成のために自組織が必要と判断した行動 組織の情報管理を行う部署間で情報伝達ができない
他組織から要求された行動住民集団など、伝達ツールを持っていない組織への伝達は現場から伝達することになる。

外部伝達
伝達先に要求するための情報
自組織が要求する情報
伝達先に行動を要求する情報伝達
他組織が要求する情報
伝達先に行動を要求する情報伝達
伝達先が必要な情報伝達先が行動するために必要伝達

表－2 情報処理基本フレーム実施したヒアリング結果を基に情報伝達の基本的な考え方として表－2を作成した。この表は組織エージェントが情報を収集したときどのように情報を処理して、行動を決定し、実行するかをまとめたものである。この基本フレームを基に、マルチエージェントモデルを構築する。
13）マルチエージェントモデルの構築
マルチエージェントモデルを図－1に示した。マルチエージェントとはエージェントの単なる集合ではない。組織エージェントの仕様に関しては次節で説明し、本節ではマルチエージェントについて説明する。行政組織のネットワークをマルチエージェントとして捉える理由は、「事象への対応」という共通の目的、地域防災計画という同じルール、情報伝達というコミュニケーション手段、この3点がマルチエージェント論における規範、条件、目的として扱える点である。
本研究で構築したマルチエージェントモデルは、発見者が要求をいずれかの組織エージェントに伝えるところから始まる。要求とは「誰かに何かをしてもらいたい」ことを指すが最終的に要求の「何かをしてもらいたい」部分への対応が始まった時点で終了する。この開始から終了までを1回の試行とする。

行動が影響したかは別に、発見者が要求している事象への対応を要求通りの組織によって行われたかどうか、そしてタスクが実行されるまでの経過時間を見た上で今回の試行の結果を判断する。判断は式1,2を用いて行った。

試行開始

初期値：Step = 1

Step開始エージェント（i=1,2,...n)行動選択
発見者エージェント行動選択
エージェント（1)行動選択
エージェント（2)行動選択
・・
エージェント（n)行動選択

図－2 エージェントモデルの仕様
NO
Step＝Step+1

いずれかのエージェントが"救助行動"を選択したかYES
Step,Infoを出力

試行終了

図－1 マルチエージェントモデルのフロー4）モデルにおけるエージェントの構築
エージェントの仕様を図2に示した。
エージェントの仕様を構築する上で、災害対応時は「危機への対応を行う」ことが最上位の目的の1つとなる限定的な状況であり、組織ごとに思考に違いが表れないと仮定する。しかし、日頃の業務内容によっては、日常業務の延長線上に伝達行動あるいは要求タスクの実行が当てはまる組織が存在している。つまり、組織エージ
ェントごとの判断に違いを出す必要がある。そこでパラメータを設定し、組織ごとの行動に明確な差異を発生させた。
パラメータの数値は仮定で設定したものである。よって、このモデルは情報伝達ネットワークの相対的な評価のみ可能なものである。
また、組織エージェントによる学習効果とはエージェントにどのように影響するかを説明する。
組織エージェントは、試行が終了した後、自組織が受信した情報に対して行った行動が規定通りのものか、あるいは規定を無視した行動かを判断する。そして、その⎛ 0.005 ⎞⎟⎟ yzx(A)i ⎠⎝α i +1 = α i − ⎜⎜…(1)

Ai = 0.5(Infoi ) + 0.5( Stepi )…(２)

αは行動を左右するパラメータ,iは試行回数、x(A)は試行結果の評価から算出する数値,y,zは係数である。
Aは1回の試行が良い結果であったかどうかを評価する値である。Info、Stepはそれぞれ試行結果から出る情報伝達の評価と終了ステップの評価から算出する数値である。発見者の要求の「誰かに何かをしてもらいたい」の部分がInfoに相当し、試行が終了したときのステップがStepに相当する。発見者の要求がすべて満たされて、かつ迅速に試行が終了した場合は、Aが高い数値になる。
このうまくいった結果により、組織エージェントは慢心し油断すると仮定した。この式（1）に代入される前にAの値を-0.55～-0.1に変換する。Aの値が高いほど-0.1に近くなる。またAが0.56以上で良い結果であるとする。
逆に要求が後半部分しか満たされず、かつ試行終了までに時間がかかったときはAが低くなり、情報伝達に対して慎重になり、成功の可能性が向上すると設定した。
5）モデルが評価できるデータ
本モデルは、設計したモデル内のエージェントが情報伝達を行い最終的にタスクが実行されたときに情報伝達の成否とタスク実行時の伝達終了時間を試行ごとに出力する。このデータを用いて伝達ネットワークの評価を試みた。
2

3．構築モデルの評価
1）モデルの評価構築したモデルが、伝達ネットワークの差異によって伝達成功率やステップの評価値に差が生まれることを証明する必要がある。パラメータの数値に根拠がなくとも、伝達ネットワークの差異以外すべての条件が同じであれば相対的に伝達ネットワークを評価することが可能であると考える。よって、モデル評価の為にネットワークを設定したうえで同一の条件でシミュレーションを行った。

悪いネットワークでも伝達成功確率や終了ステップの値が向上することが証明できた点である。Bの学習あり・なしを比較してみると、明らかに学習している方が高い数値を出している。更にA、Bの比較も学習ありでは伝達成功率、終了ステップなどすべてでAの数値と0.01程度の差しかない。
よって、モデルがネットワークの構造の違いを評価することが証明できた。
情報伝達成功率
0.950
0.900
0.850
成功確率2）モデル評価用ネットワークの設定
評価モデルの評価を行う上で、ネットワーク構造の違いを評価モデルが感知できているかどうかが重要であると考える。図－2のAネットワークとBネットワークはモデルの評価のために設計したものである、しかし、ネットワーク構造の違いは支部組織間で情報伝達の可能を規定しているかどうかである。ネットワークの全体的な繋がりはこの支部間の繋がりを除いて一致しており、理論上ネットワーク構造の違いだけを評価できる。

A学習あり
A学習なし
B学習あり
B学習なし

0.800
0.750
0.700
0.650
0.600
116 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166 181 196
試行回数表－3 ネットワークA、Bの情報伝達成功確率
全試行での伝達時間評価
0.950

伝達時間の評価値

0.900

図－3 モデル評価用伝達ネットワーク(左からＡ,Ｂ)

0.850
A学習あり
A学習なし
B学習あり
B学習なし

0.800
0.750
0.700
0.650
0.600
13）評価の実施方法
A、Bのネットワークを、学習効果の有無、試行回数200回を5セット繰り返して評価する。学習効果の有無は、学習効果によってどの程度ネットワークの成功確率やステップの評価値が変化するかを見るためである。

表－4 ネットワークA、Bの全試行の伝達時間の評価
伝達成功時の伝達時間評価
0.950
0.900
伝達時間の評価値

4）モデル評価のシミュレーション結果・考察
評価結果は、伝達成功確率(表－3)、全試行時の伝達時間の評価値(表－4) 、伝達成功時の伝達時間の評価値(表－5)をそれぞれA,Bの学習あり、なしで表した。
モデルの評価によって以下の2点が明らかになった。
1つめは、システムの安定性が評価できた点である。
学習あり・なしや試行回数を問わず優良であるAネッ
トワークが比較的に悪いBネットワークよりも伝達成功確率、終了ステップの評価値で上回っている。これにより、システムの安定性が評価できた。システムの安定性とは、良いネットワークが条件を問わず悪いネットワー
クの伝達成功率と終了ステップの評価値を上回っていることである。
2つめは、学習効果がある場合200回の試行の過程で

16 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166 181 196
試行回数0.850
A学習あり
A学習なし
B学習あり
B学習なし

0.800
0.750
0.700
0.650
0.600
1

16 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166 181 196
試行回数

表－5 A、Bの伝達成功時における伝達時間の評価

4．構築モデルによる現実のネットワーク評価
前章において、システムの安定性が評価できることと学習効果がある場合、試行回数が増えれば学習なしと比較して伝達成功率、終了ステップの数値が向上することを証明した。本章では、高知市の現状でのネットワーク
3

ルは現実的ではない。更に実際の組織には人員・装備に限りがあることや、組織自体が機能不全に陥る可能性が考慮されていない。つまり本研究は「マルチエージェント論による情報伝達評価モデル構築」の第一段階であるといえる。既に新たなモデルの仕様の作成には取り組んでおり、今後モデルの仕様を完成させて新たなモデル構築を目指す。
情報伝達成功率
0.950
0.900
0.850
成功確率と、将来なりうるネットワークを評価し、4章の考察と同様のことが言えるか検証した。
1） ネットワークの評価
高知市のネットワークについて評価を行う。今現在において、高知市の情報伝達ネットワークと現時点で予想されている将来の高知市の情報伝達ネットワークを図4とした。将来のネットワークは高知市総合安心センターが建設されたことによる現在ネットワークの変化である。
今回設定したネットワークは、簡略化されたもので、実際には細かい行政組織が存在する。しかし、本研究では、別系統の組織間における情報伝達を見ることと、小規模な行政組織は組織エージェント内に所属すると仮定する。よって多くの小規模あるいは複数存在する行政組織を簡略化して表した。

現在学習あり現在学習なし将来学習あり将来学習なし

0.800
0.750
0.700
0.6500.600
117 33 49 65 81 97 113 129 145 161 177 193
試行回数表－6 現在,将来ネットワークの情報伝達成功確率
全試行での伝達時間評価
0.950
0.900

5．まとめ
本研究によって、情報伝達ネットワークがネットワーク同士の比較によって評価可能なものであることを証明でき、マルチエージェント論の実用化の可能性を示した。
しかし、1回の試行で1つの事象しか発生していないモデ

0.850
現在学習あり現在学習なし将来学習あり将来学習なし

0.800
0.750
0.700
0.6500.600
117 33 49 65 81 97 113 129 145 161 177 193
試行回数表－7 現在,将来ネットワークの全試行の伝達時間の評価伝達成功時の伝達時間評価
0.950
0.900
伝達時間の評価値2）結果・考察
評価は3の3）と同様の手法を用いた。その結果は、伝達成功確率(表－6)、全試行時の伝達時間の評価値(表－7) 、伝達成功時の伝達時間の評価値(表－8)をそれぞれ現在,将来のネットワークを学習あり、なしで表した。
本章のネットワークのシミュレーション結果から、前章の考察で証明できたシステムの安定性と、学習ありの場合では試行を繰り返せば学習なしよりも伝達成功率と終了ステップの数値が上がることがいえるかどうかを見る必要がある。まず、システム安定性の評価の点であるが、本シミュレーションでは、学習効果の有無や試行回数を問わずすべての数値で将来ネットワークが優良であることがいえた。よってシステムの安定性は評価できた。
次に試行回数を重ねれば、数値が向上するかを今回のシミュレーションでも調べた。今回のシミュレーショ
ンでは、試行200回のとき学習ありの方が学習なしよりも現実と将来の数値差が広がっている。しかし、現在のネットワークのみを見た場合、学習ありの方が学習なしよりも数値が高いので、学習効果により伝達成功率と終了ステップの数値が向上することも証明できた。

伝達時間の評価値

図－4 実際の伝達ネットワーク(左から現在,将来)

0.850
現在学習あり現在学習なし将来学習あり将来学習なし

0.800
0.750
0.700
0.650
0.600
117 33 49 65 81 97 113 129 145 161 177 193
試行回数

表－8 現在,将来の伝達成功時における伝達時間の評価

6. 参考文献・参考Web

・http://www.jishin.go.jp/（地震調査研究推進本部）
・高知市防災会議：高知市防災計画，地震対策編（高知市 平成16年度)
・生天目章：マルチエージェントと複雑系（森北出版株式会社 1998）
4