2019年度日本認知科学会第36回大会

OS09-2

メッセージ付きジレンマゲームにおけるコミュニケーションシステムの実験的検討

Experimental study of communication systems in
dilemma games with messaging
井上 直紀 † ，森田 純哉 ‡Naoki Inoue, Junya Morita† ‡静岡大学

Shizuoka University
inoue.naoki.15@shizuoka.ac.jp† , j-morita@inf.shizuoka.ac.jp‡

概要

むしろコミュニケーションシステムを複雑にすることで，人類の進化を促進している可能性もあると考えら

本研究では，ジレンマ環境での新規なコミュニケーれる．

ションシステムの成立と変化について，ゲームを用いて実験的に検討した．ゲームでは，利益を独占する行

コミュニケーションの生起や進化に関する研究は，動と二者間でやり取りされるメッセージの曖昧さに相認知科学分野において盛んに行われている [3]．その互関係があると想定された．ゲームを用いた予備的な中で Galantucci は実験記号論と呼ばれる手法を提唱実験の結果から，曖昧な意味付けを含むコミュニケーした．実験記号論では，実験参加者に通常のコミュニションの生起の可能性が示された．その上で集団実験ケーションが制限された実験室実験環境下でビデオを行い，生起したコミュニケーションに多様性があるゲームを用いた協調的な課題を課すことで，二者間のことが確認された．

相互作用により言語のような図形と意味の対応づけのキーワード：実験記号論, ジレンマ, コミュニケーショシステム（以下，「コミュニケーションシステム」といンシステムう）が新規に成立することが確認された [4, 5]．

Galantucci の研究を受け，金野らは Galantucci の1.

はじめに実験環境をより制限することで分析を容易にする実験

近年の情報化やグローバル化が進んだ社会におい課題を設計した．実験では 2 × 2 マスのマップ上からて，情報の信頼性が著しく低下し問題視されている．

ペアがそれぞれ 1 回の移動によって，共通の場所で出例えば Web，特に SNS における虚偽情報の発信と急会う協調ゲームを課題とした．初期状態において，ペ速かつ大規模な拡散はフェイクニュースと呼ばれ，社アに参加するプレイヤーは互いの位置を知ることがで会問題となっている [1]．このような問題を解決する糸

きず，移動に先立って，5 種類の図形を二つ組み合わ口をつかむには原因を原理的にとらえる必要がある．

せてメッセージとして交換することで，共通の移動先つまり，そのような虚偽や欺瞞を含むコミュニケーを決定することを求められた．メッセージに使用されションの意図の構造を明確化し，その社会的役割を探る図形は，実験開始の当初は意味が付与されておらず，索することで問題解決につながると考えられる．

課題を繰り返すことで徐々に意味づけが行われ，新規虚偽や欺瞞のコミュニケーションに注目した研究とな言語的コミュニケーションシステムとして成立する

して Byrne らによって提唱された「マキャベリ的知ことが確認された [6]．

性仮説」がある．人間は社会生活において，協調のコミュニケーションの中に，虚偽や欺瞞のような相手をGalantucci や金野らが扱う課題では，実験参加者に対するゲーム内での目標は共通の課題が与えられてい裏切るコミュニケーションを巧妙に交えることで，自た．よって実験参加者の間には単純で協調的なコミュ己の利益を高めようと振る舞う．このようなコミュニニケーションシステムしか生じなかった．このようなケーションが求められる集団環境への適応とその相互コミュニケーションシステムは昆虫などの社会におけ作用によって，人間の知能が高度に進化したとする仮る原始的なコミュニケーションのモデルとしては妥当説がマキャベリ的知性仮説である [2]．マキャベリ的知性を持つだろう．しかしながら，現代の人間の社会で性仮説に基づくと，問題視されている虚偽や欺瞞が入は時として協調と裏切りの選択を迫られるような複雑り混じるコミュニケーションは必ずしも悪ではなく，なコミュニケーションも行われる．そのため，人間社

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OS09-2会のモデルという観点では十分とは言えない．
協調と裏切りの選択が求められる課題はゲーム理論分野においてジレンマゲームと呼ばれ，検討されてきた．その一種であるスタグハントゲームは，利得支配である協調行動とリスク支配である裏切り行動の二つの純粋戦略ナッシュ均衡が存在するジレンマである．

Duguid らは，チンパンジーと人間を対象に通常の直接的なコミュニケーションが制限された環境下で，ス

図 1: 実験課題

タグハントゲーム課題を繰り返し課す実験を行った[7]．その結果，チンパンジーは相手の行動選択の不確独占（報酬を一人で取得する）と共有（報酬を二人が実性を克服できず，裏切り行動に陥り小さな利益しか同時に取得する）のジレンマが生じる設計を目指す．

得られなかった．一方で，人間はアイコンタクトなど

また，コミュニケーションシステムを複雑にするにのコミュニケーションによって信頼関係を構築し，協は，その基礎となるコミュニケーションシステムを構力しつづけることで大きな利益を得ることが可能で築させる必要がある．そのため実験では，実験参加者あったことが示された．これによりジレンマ環境におにジレンマ環境を与える前に，共有でしか得点が得らいて，コミュニケーションがプレイヤーの行動選択にれないゲームを設けたあと，ジレンマ要素を含む環境作用する可能性が示された．に移行させた．

このような関連研究を踏まえ，本研究では裏切りの3. 実験 1: 事例研究
3.1 方法コミュニケーションが生起・進化する環境を再現する
実験室実験を行うことで，裏切りのコミュニケーションが，コミュニケーションシステムの進化にどのよう本研究では，まず事例研究として少人数を対象とに作用するのか検討する．実験では，通常の言語コした実験を行った [8]．実験では，独占によって得らミュニケーションが制限された環境にジレンマ状況をれる得点 (m:monopoly) と共有によって得られる得点与えることで，参加者同士の相互作用の中にどのようなコミュニケーションが成立・変化するか探索する．
具体的には意味が曖昧なコミュニケーションの生起やそれを利用した裏切りの意図の隠蔽，そして裏切りに件と m と s が等しいと教示した m = s 条件，m が sよるコミュニケーションの変化を検討する．

2.

(s:sharing) の比率が実験参加者のパフォーマンスに大きな影響を与えると考えられた．よって実験 1 では実
験参加者に m が s の 2 倍であると教示した m > s 条の 1/2 であると教示した m < s 条件を設定した．なお，いずれの条件においても報酬を取らなかったラウ実験課題

ンドは失敗（f :failure）とし，f は 0 ポイントとした．

上記の検討を行うために課題とその実行環境を設計

上記の利得構造はゲーム理論におけるジレンマゲーする．本実験では金野らの研究を踏襲し，実験課題とムを参考に配分した．しかしながら，本実験課題としてゲームを用いた．ゲームは複数ラウンドから構成

ゲーム理論におけるジレンマゲームでは行動を選択しされ，各ラウンドは「部屋割り当て」，「メッセージ交結果を得る前にメッセージ交換フェーズが設けられて換」，「移動」の 3 フェーズから構成される（図 1）．本いるか否かという点で大きく異なる．そのような過程研究では金野らの研究を拡張し，マップを 3 × 3 に拡が存在することで実験参加者には，自分のメッセージ大し，メッセージとして使用できる図形の数を 10 種類に増やした．さらにジレンマ状況を構築するため，2 名のプレイヤーに加え，「報酬」を新たにマップに加に意味づけし，相手のメッセージの意味を解釈する認
知的コストが課される．さらに本研究では制限時間を課してゲームを行うため，メッセージ交換や移動にかえた．ゲーム中，各プレイヤーは隣の部屋に存在するかる時間もコストとして考えられる．つまり，本研究プレイヤー，あるいは報酬を視認することが可能での実験課題では，実験参加者の思考や残り時間などのあった．両プレイヤーのメッセージ交換・部屋移動が要素によって利得構造が動的に変化する．よって，本終わると次のラウンドがはじまり，2 名のプレイヤー

実験課題における利得構造を利得表に一意に落とし込のいずれかが報酬の配置された部屋に移動すると各プむことは困難である．一方で，メッセージ交換フェー

レイヤーおよび報酬はマップ上に再割り当てされ，次ズが存在することによってコミュニケーションシステのラウンドが始まる．このような状況の中で，報酬のムの形成と進化の観察，分析を実現することが可能に

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OS09-2なっている．

づくほど黒く暗く着色されている．つまり，各ヒートマップ内で明るい行があればその行が一致率の高いコ

3.2

結果と考察

3.2.1

行動分析

ミュニケーションシステムであり，明るい列があれば，多くのコミュニケーションシステムに当てはまるようなパフォーマンスであったという意味となる．
以上の前提において図 3b を見ると，実験中盤から裏切りのコミュニケーションの検討を行うには，ま終盤にかけて一致率が一定程度収束している一方で，ずそのようなコミュニケーションがどのような条件下最終盤においても一致率が高い意味付けは複数確認で生起するのか検討する必要がある．

でき，意味が一意に定まっていないことがわかる．こ図 2 は，各条件においてペアを組んだ二人のプレイれにより，本実験課題においてコミュニケーションシヤー (p1,p2) が協調フェーズとジレンマフェーズで報ステムの意味付けの曖昧性が生じていた可能性が考酬を取得した累積回数の推移を示している．図 2a かえられる [9]．裏切りのコミュニケーションの成立にら，m > s 条件のジレンマフェーズにおいて他条件には，虚偽や欺瞞を含む情報を発話した後に実際に行比べプレイヤー間の報酬を取得した回数に大きな差が動する必要がある．つまり，実験における実験参加者生じていることが確認される. これはこのペアにおけのパフォーマンスとコミュニケーションシステムの関るプレイヤー間の関係性が，搾取をする側（報酬を独占する側）とされる側に分かれていたと解釈できる．
この結果を支持する回答は，実験後のアンケートにお係性を確認することで実験参加者がどのようなコミュニケーションを行っていたか明らかにできると考えられる．

いても得られている．

図 4 は行動とコミュニケーションシステムがそれぞ

これにより，ゲーム内における実験参加者のパフれどのように関連しているか可視化したグラフであォーマンスが，実験で設定されるパラメータによってる．x 軸はラウンド数，y 軸はジレンマフェーズにお変化する可能性が示唆された．

ける各条件におけるプレイヤー間の報酬取得数の差と図 3 で検討された一致率のスライド毎の標準偏差の推3.2.2移を示している．本分析で用いた標準偏差は下式からメッセージ分析求めることができる．

また，裏切りのコミュニケーションは，複数の意味で解釈できるような曖昧な言語表現を利用して行わv
u nu1 ∑(xi − x̄)2
s=t
n i=1

れると考えられる．協調フェーズで成立したコミュニケーションシステムがそのようなコミュニケーションシステムに変化したか検討を行うために各プレイヤー

本分析において n はヒートマップの行数，i は一致のメッセージログデータについても分析を行った．

率の順位，xi はある推定されるコミュニケーションシ
ステムにおける一致率，x̄ はヒートマップ一列の平均本研究では生起しうるコミュニケーションシステムである．の組み合わせを 10 種類の図形を 9 部屋+１未使用から選ぶ順列（3628800 通り）と仮定して，実際の行動図において，報酬取得数の差が大きいとそのペアはデータ（実際の行き先）と各条件・各プレイヤーの各裏切り行動を主に選択し，差が小さいと協調行動を主コミュニケーションシステムを用いるモデル（あるコに選択していたと解釈できる．また仮に，本実験内でミュニケーションシステムを用いたときメッセージかコミュニケーションシステムの意味づけが明確に行わら想定される行き先）との一致率を求めた．この一致れているとすれば，実際に使われている意味付けルー率をウィンドウ幅を 10 ラウンド，ストライド 1 ラウルの一致率は非常に高く，使われていないものの一致ンドで分析した．その可視化の結果が，図 3 のヒー率は低くなるため標準偏差は高くなると予想される．

トマップである．x 軸は前述したウィンドウごとにま逆に，コミュニケーションシステムの意味づけが曖昧とめて分割された各ラウンドでとったパフォーマンス

であれば，一致率は一様の値になるため標準偏差は低である．y 軸は本研究において仮定したコミュニケーくなると考えられる．

ションシステムのすべての組み合わせのゲーム全体で以上を踏まえて，図 4a を見ると，序盤から中盤にの平均一致率を上位から順に並べたものである．こかけて報酬取得数の差が開き，中盤から終盤にかけての図では一致率が 1 に近づくほど白く明るく，0 に近一致率の標準偏差が下降していることが確認できる．
よって m > s 条件ではジレンマフェーズにおいて，意953

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図 2: 報酬取得数の推移

図 4: 報酬取得数の差と一致率の標準偏差の推移(a) m > s 条件

4.

(b) m = s 条件

実験 2: 集団実験

実験 1 では，プレイヤーごとのデータに注目したミクロな視点での検討が行われた．その結果を踏まえた上で，より多くのペアを対象とした実験を行い，マクロな視点で大局的に分析することで，より一般的な知見が得られ，検討できると考えられる．また，実験 1であげられた分析手法の信頼性の課題に対し，集団実験で得られる結果から，どのような分析手法が妥当であるか検討することを目指す．本実験に類似する集団(c) m < s 条件

を対象にした研究として，協調ゲームに関する小嶋ら

図 3: 各プレイヤーにおける各コミュニケーションシの研究がある [10]．小嶋らの研究では既に実験が実施

ステムと実際の行動の一致率されているため，本研究ではその実験手順を踏襲する．

味付けが曖昧な，虚偽や欺瞞の多いコミュニケーションが行われていたと考えられる．一方で図 4c では，4.1

方法

報酬取得数の差は終始 0 付近で横ばいな一方で，序実験は 17 ペア，34 人を対象に実施した．実験参加

盤に標準偏差が下降した後に中盤にかけて上昇し，終者は静岡大学の学部 3 年生であった．実験課題は概ね盤まで横ばいに推移している．このことからジレンマ

実験 1 と同一の環境で実施した．システムを集団実験

フェーズの m > s 条件では，最初は意図せず曖昧な意へ対応させる際，協調ゲームとジレンマゲームを共通味づけを行っていたが，徐々に意味付けが明確で安定のペアで行うが，パートナーは互いに誰かわからないしたコミュニケーションに落ち着いたと考えられる．

匿名の状態でマッチングする設定とした．また実験 1

以上のように，実験 1 ではペアごとに m,s,f を設定

ではペアごとに m,s,f を設定したが，実験参加者の特し，個別のデータに注目して検討を行った．しかしな性への依存の可能性が指摘された．そのため本実験でがら本実験は実験対象が 3 ペア 6 人と少ないため，実は結果の差異が個人に依存するものなのか明らかにす験結果が実験課題や条件ではなく，実験参加者の特性るために実験 1 における中間にあたる m = s 条件にに依存していた可能性がある．そのため，パフォーマ統一して実施した．そのような状況下で，協調ゲームンスやメッセージについての分析手法の信頼性には疑とジレンマゲームを合わせて 1 時間半かけて実験を実問が残る．

施した（表 1）．

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表 1: 実験の流れ

4.2

時間 (m)

フェーズ

15

協調ゲームの説明

30

協調ゲームの実施

5

ジレンマゲームの説明

30

ジレンマゲームの実施

10

アンケート

90

所要時間合計結果と考察

各プレイヤーの累計報酬取得数の推移を図 5 に示す1 ．図中で同じ色で示された線は同じペアのプレイヤーを示している．ペア内においてより報酬を取得したプレイヤーは実線，より報酬を取得しなかったプ
レイヤーは点線で示している．グラフ中で実線のみ

図 5: 各プレイヤーの報酬取得数の推移が示されているペアは，プレイヤー間の報酬取得がラウンドを通して完全に一致したことを示している．ペ文献

ア 3 とペア 6 のように，プレイヤー間で報酬取得が完全に一致したペアが存在する一方，ペア 2 のように，プレイヤー間で報酬取得に大きなさが生じたペアも存在した．実験 2 における報酬の条件は m = s に統一されている．そのため，報酬取得数に差が生じた
原因は，ゲームにおける報酬設定ではなく，ペア内でのメッセージの性質によると考えられる．今後，図 3や図 4 で示した分析を実験 2 においても行うことで，メッセージの曖昧さと，コミュニケーションにおける欺瞞や騙しの発生がどのように相互に関係しながら変化するかを検討できると考えている．

5.

まとめ

本研究で実験記号論に基づき，メッセージ付きジレンマゲームを用いることで，コミュニケーションシステムが成立し，変化する過程を観察した．実験 1 で得られた行動ログデータおよびメッセージログデータの分析やアンケートの回答により，実験内で新規に成立した言語的コミュニケーションシステムに曖昧な意味づけが生じていた可能性が示唆された．さらに，このような結果を踏まえ，集団を対象とした実験を実施した．集団実験の結果の分析によって，メッセージ付きジレンマゲームにおけるコミュニケーションシステムの分析として，よりマクロな視点で分析が行われることが期待される．

1 システムのトラブルにより 8 ペアのみの結果である．

955[1] 笹原和俊. フェイクニュースを科学する: 拡散するデマ、陰謀論、プロパガンダのしくみ. DOJIN 選書. 化学同人, 2018.
[2] Richard W Byrne. The thinking ape: Evolutionaryorigins of intelligence. Oxford University Press onDemand, 1995.
[3] Thomas C Scott-Phillips and Simon Kirby. Language
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[4] Bruno Galantucci. An experimental study of theemergence of human communication systems. Cognitive science, Vol. 29, No. 5, pp. 737–767, 2005.
[5] Bruno Galantucci. Experimental semiotics: A newapproach for studying communication as a form ofjoint action. Topics in Cognitive Science, Vol. 1,No. 2, pp. 393–410, 2009.
[6] 金野武司, 森田純哉, 橋本敬. 言語的コミュニケーショ
ンシステムの創発に関する実験的アプローチ. 計測と制御, Vol. 53, No. 9, pp. 801–807, 2016.
[7] Shona Duguid, Emily Wyman, Anke F Bullinger,
Katharina Herfurth-Majstorovic,and Michael
Tomasello. Coordination strategies of chimpanzees
and human children in a Stag Hunt game. In
Biological sciences, Vol. 7, p. 1796, 2014.
[8] 井上直紀, 森田純哉. 騙しの生起条件を探るメッセージ付きジレンマゲームの設計. HCG シンポジウム, 2018.
[9] 井上直紀, 森田純哉. メッセージ付きジレンマゲームにおけるコミュニケーションシステムの成立と変化. 人工知能学会, 2019.
[10] 小嶋暁, 紅林優友, 森田純哉. 新規なコミュニケーショ
ンシステムの形成に及ぼす自閉傾向の影響. 日本認知科学会, pp. 174–183, 2018.