第 10 回マルチ・エージェントと協調計算ワークショップ (MACC2001) 2001.11.16-17

1X-Economy { マルチエージェント 経済におけるシミュレーションプラット ホーム {川村 秀憲，車谷 浩一，大内 東

現在様々なスケールの経済活動の根本的なメカニズム

これらの手法によって，学習や進化によってマクロな挙を解明するためにマルチエージェント経済学が盛んにな動からミクロな行動ルールを変化させるような行動主体りつつある．しかし，マルチエージェント経済学はそのをエージェントとしてモデル化することが可能になり，方法論上の幾つかの問題点がある．それらは大きく分け従来は対象として扱うのが困難であった領域にもモデルて，モデルの記述・表現に関する問題，構築・評価に関す化とシミュレーション実験の可能性を広げている．

る問題，モデルの共通化・蓄積に関する問題の３つの問題

これらの状況から，仮説に対する検証実験を行うのがに代表される．そこで我々の研究グループでは，それら困難である社会科学でもエージェントベースシミュレーの問題点を明らかにするとともに，それらの問題を乗りションが盛んになりつつある [1]．その中でも，アーサー越えてマルチエージェント経済研究を発展させるために，等による人工市場研究に代表されるような経済現象に関X-Economy プロジェクトを立ち上げ，マルチエージェするエージェントベースシミュレーションが注目を集めント経済のためのシステム提供と実際にそれを用いた研ている [2][3]．エージェントベースシミュレーションは，究プログラムを展開している．ここでは X-Economy プ

従来ほぼ不可能であった経済現象に対する実験のパラダロジェクトの概要，シミュレーションプラットホームのイムとして有効であるばかりではなく，単なる仮説の検証から制度設計論への発展まで含めて経済学での重要性の紹介と幾つかの研究事例について紹介する．

を増していくように思われる [4]．

1 はじめにしかし，エージェントベースシミュレーションには３

近年の複雑系研究の発展に伴って，複雑性を持った主つの大きな問題がある [5][6][7]．一つ目はモデルの記述・体の行動をエージェントとしてモデル化するエージェン表現に関する問題である．通常エージェントモデルは計トモデリングと，計算機シミュレーションによってエー算機上にプログラムとして作成されるため，柔軟性・表ジェントのミクロ・マクロな挙動を解析するエージェン

現力は大きい．しかし，学習や進化を含めたエージェン

トベースシミュレーション研究が盛んになりつつある．

トの意思決定は複雑に構築されることが多く，またモデ

X-Economy - Simulation Platform for Multi-agent
Economics
Hidenori Kawamura, 北海道大学大学院工学研究科, Graduate School of Engineering, Hokkaido Universuty.
Koichi Kurumatani, 産業技術総合研究所サイバーアシ ス
ト 研究セン ター, Cyber Asist Research Center, National Institute of Advanced Industrial Science andTechnology.
Azuma Ohuchi, 北海道大学大学院工学研究科, Graduate
School of Engineering, Hokkaido University.

ル自体がシミュレーションプログラムに組み込まれてし122まっているために，プログラムからモデルを切り離して記述・表現することが困難である．
二つ目はモデルの構築・評価に関する問題である．エー
ジェントベースシミュレーションが扱う対象は基本的に複雑な世界であり，モデリングが対象の性質をうまく捉えて妥当に構築されているのかど うかを判断するのは困難である．また，得られる結果と対象とをどのように比第 10 回マルチ・エージェントと協調計算ワークショップ (MACC2001) 2001.11.16-172

較していけばよいのか，そして第三者がその結果をど う

は，シミュレーションの実行エンジンとエージェントの客観的に解釈すればよいのかといったことに関する統一記述が分離されているために，エージェントモデルの記的な方針が無いという問題もある．

述には優れているが，モデル自体がシミュレータに特化

三つ目は，モデルの共通化・蓄積に関する問題である．

していたり，またシミュレータの詳細な動作がユーザにこれは，上の二つの問題があるために，それぞれの研究隠蔽されていたりする場合がある．また，シミュレータ者が各自の目的に合わせてオリジナルのモデルを作成すの自由度が高すぎて，計算機プログラムを設計するのとることが多く，過去の研究成果を有効に共有・蓄積する同じぐらいの労力がかかる場合もある．のが困難であるという問題である．これらの問題を解決

そこで我々のアプローチは，ある程度人工市場研究にしていかなければ，エージェントモデリングが有効な研必要だと考えられる幾つかの要素をモジュール化してプ究上のパラダイムとして確立出来ないのは明らかである．

ログラムを設計し ，そのプログラムのソースコード を

そこで，これらの問題点の一つの解決策として，我々元にユーザが必要な機能を追加することで，シミュレー

X-Economyプロションシステムの提供を試みる．また，ユーザが作成しはエージェントベース経済学のためのジェクトを展開している [8][9]．そこでは，WWW 上にた新たな機能モジュールをライブラリーとして蓄え再公構築された開することによって，モデルをプログラムとして表現し，X-Economyプロジェクトのフォーラムを中心に，人工市場に基づくエージェントベースシミュレー

また他のユーザの研究成果の相互参照を容易にすること

X-Economy システムの提供と，が可能になる．シミュレータの提供と言うよりむしろ，それを用いたリサーチプログラムの共有を目指してい人工市場研究のためのシミュレーションプログラムのテる．つまり，マルチエージェント経済における Linux とンプレートを提供するという感覚に近い．この様な取り呼べるようなシステムの開発と研究スタイルの提案を組みは，Robocup におけるサッカーエージェントのシ目的としている．各研究者がシステムを共有し，用いたミュレーション部門でも行われており，エージェント研

モデルとシステムを公開・提供する場所を用意すること

究の進展に大きな貢献をしている [10]．

ションシステムであるで，先ほど上げた問題点の一つの解決策になると考えてここで重要なのは，モジュール化の概念に基づくテンプいる．これらの状況を踏まえ，本稿では我々が試験的にレートの設計である．人工市場研究では，シミュレーショ

X-Economy システムのプロトタイプの概要をンの要素として多種・複数のトレーダエージェントとマー構築した紹介する．

ケットの動作が基本となっている．そこで

2 人工市場研究の為のエージェント ベースシミュレータ

X-Economy

システムでは，それぞれを個別のプログラムとして設計し ，各プログラムの入出力を X-SS(eXtensible SocialSystem) プロトコルのサブクラスである MAEP(Multi-

まず始めに既存のエージェントベースシミュレータにAgent Arti cial Economy Protocol) プロトコルとしついて述べる．現在，人工市場研究に関わらず幾つかのて定義する事によって，モジュール間の相互作用を定義有償・無償のエージェントベースシミュレータが提供さしている [11][12][13]．またそれらの通信はテンプレートれている．代表的なものでは，Santa Fe 研究所が提供すプログラムに埋め込まれているので，ユーザはモジューる Swarm シミュレータや MIT の StarLogo，構造計画

ル間の通信を意識することなく研究所の ABS などがある．これらのエージェントベー新しい機能を設計し，望みのエージェントモデルを設計

スシミュレータは，エージェントのモデリングが直感的することが出来る．システムの概要を次に説明する．に行えたり，グラフィカルに振る舞いやデータを表示でX-Economy システムのX-Economy システムきる機能を持っているなど，シミュレーションを行う上3で非常に利便性が高い．事実 Swarm に基づく人工市場

ある程度の汎用性をもったマルチエージェント経済シモデルも公開されている．

ミュレーションのためのシミュレーションプラットホー

これらのシミュレータを用いて行うエージェント研究123

X-Economy システムでは大まムを作成するにあたり，

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れらを取りまとめることによって財の交換の仲立ちをす
X-Economyクライアント Mediumクラス
市場
モジュール

市場
モジュール

銀行モジュール

る．この二つの要素からなるシミュレーションとしては，

政府
モジュール

株式などの変動リスク資本と通貨などの無リスク資本に基づく人工市場シミュレーションなどが出来ることにな

Javaのスレッド間通信(xss protpcol)
通信制御モジュールx_ss.com パッケージる．他の要素は今後順次実装していく予定であるが，モデータベース
モジュール

X-Economyサーバ

ジュール間の通信などシステムの基本的な部分はすでに完成しているので，拡張は容易である．

取引エージェント
モジュール

取引エージェント
モジュール

加工エージェント
モジュール

具体的にシステムの実装についてであるが，現在はそ取引エージェント
モジュール

れぞれのモジュールを Java のスレッドとして実現している．また，モジュール間の通信はスレッド 間の通信と生産エージェント
モジュールして定義されているが，将来的に複数のプロセス・複数
X-Economyクライアント Agentクラスのプラットホームでの分散シミュレーション環境を想定
図1

X-Economy システムの概念図（点線で囲まれた部分し，通信プロトコルは XML ベースで開発を進めている．
具体的に，は現在未実装）

X-Economyプロジェクトでは X-SS プロト

コルのサブクラスの MAEP プロトコルとしてモジュール間の通信プロトコルを定義している．

かにいって以下のシステムの要素を考えている．

 X-Economy サーバ：このサーバーはシステム間のMAEP プロトコルの内容であるが，一般にシステム複数のモジュールの通信を制御する．このサーバをの構成要素として n 種類のモジュールが存在する場合，複数の構成要素がそれぞれ役割を担いながらシミュn(n 0 1)=2 種類のプロトコルが必要である．また，新たなモジュールの追加によって n 種類のプロトコルを追加レーションが進行する．

しなければならず，組み合わせ的にどんどん実装が困難介して複数のモジュールが通信し，システム全体の Medium クラスモジュール：具体的には人工市場モになっていく．そこで MAEP プロトコルではこの点をジュール（市場型取引・相対型取引），銀行モジュー解決するために，システムに流通する「財」や「情報」

ル，政府モジュールなど経済システムにおいて，メをオブジェクトと見なし，「 オブジェクトの交換」というタな役割を担うエージェントを実現するモジュール

形で取引や情報の流通を捉え，交換されるオブジェクトである．の種類に応じてプロトコルを定義する．例えば取引エー

 Player クラスモジュール：具体的には，市場に対して取引を行う取引エージェントや，農作物などの生産する生産エージェント，また生産物を加工するための加工エージェント等である．

ジェントが市場モジュールに出す取引要求のプロトコル
は，XML の DTD として図 2の様に定義される．
このように，モジュール間の通信プロトコルを XMLとして定義することによって，将来的に複数のプラット

X-Economy システムの概念図である．複数のモジュールが X-Economy サーバ

ン結果の解析，システムの相互利用，そしてデータ解析を介して通信し，シミュレーションが進行する．

手法の共通化などが可能となる．現在はこのプロトコル

図 1はこれらの要素からなる

現在このような概念に基づく

X-Economy システムをJava を用いて開発しており，Medium クラスモジュー
ルとして市場モジュール，Player クラスモジュールとホームでの分散型シミュレーションや，シミュレーショを拡張していきながら，システムの開発を進めている．

4

X-Economy システムを用いた研究事例

エージェントは複数の銘柄の財を持ち，それぞれの銘柄X-Economy システムを用いた幾つかの研究を行っており，ここでは，X-Economyの財の交換注文を市場モジュールにサーバを介して送る．

システムを用いた人工市場研究の事例を紹介する．これ

市場モジュールは各取引エージェントの注文を集め，そらの研究では，基本的にして取引エージェントモジュールが完成している．取引124

現在我々のプロジェクトでは

X-Economy システムの幾つか

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4<!-goods-trade-request.dtd (general agent -> medium, and v.v.)
Copyright Mar. 8, 2001.
Koichi Kurumatani, Cyber Assist Research Center.
All rights reserved.
--><!ELEMENT goods-trade-request (order, item, quality, country, market-name, value, pastmsgid)><!ELEMENT order (#PCDATA)><!-- buy, sell, cancel, inquiry --><!ELEMENT item(#PCDATA)><!-- wheat, flour, bread, steel, machine, house --><!ELEMENT quality (#PCDATA)><!-- reserved --><!ELEMENT country (#PCDATA)><!-- name of country (GID) -->><!ELEMENT market-name (#PCDATA)><!-- name of market (UID) --><!ELEMENT client-name (#PCDATA)><!-- name of cilent (UID) -<!ELEMENT value (price-range, quantity-range)><!ELEMENT price-range(low, high)><!ELEMENT quantity-range (low, high)><!ELEMENT low (#PCDATA)><!-- long integer --><!ELEMENT high (#PCDATA)><!-- long integer --><!ELEMENT pastmsgid (#PCDATA)><!-- long integer --><!-- About "pastmsgid"- From agent to medium:
This field is valid only when "order" is "cancel".
The message id. which you want to cancell should be assigned to "pastmsgid."--><!-- end of goods-trade-request.dtd -->図2

MAEP の DTD 定義の一例 [12][13]．のモジュールの機能部分を追加・変更したシステムが用基軸通貨とはドルのように複数の国にまたがる取引いられている．

において広く用いられる通貨のことであり，国際経 ニュース情報に基づく取引エージェントを用いた人済のような複雑なシステムの理解の為には重要な要工市場に関する研究 (北海道大学：兼平大輔 他)

素の一つである．基軸通貨が創発するメカニズムと従来の人工市場におけるトレーダエージェントは，して，通貨発行国が (1) 資本の提供国であること，過去の値変動を参考に意思決定するものがほとんど(2) 大規模な経済を持っていること，等が挙げられであり，外部的に与えられる情報を利用したトレーているが，現実にそのメカニズムは詳しくわかってダエージェントの構築と，その情報の影響に関するいない．従って，国際経済と基軸通貨の関係を調べ研究はまだあまり為されていない．従って，人工市

ることは，国際貿易政策や制度設計の意味も含めて，場研究の発展の為にはそれらを扱っていくエージェ重要な課題である．佐々木等の研究では基軸通貨のント技術の発展と研究の方法論の確立も必要である．

創発の基本的な メカニズムについて調べるために，そこで兼平等の研究では，ある企業の現実のニューシンプルな国際貿易エージェントモデルに基づくシスに着目して，そのニュースの情報を DB に蓄えてミュレーションを行っている．

人工市場上のトレーダエージェントに配信し，ニュー 複数投資対象への分散投資エージェントの設計と市ス情報が市場の振る舞いに与える影響について研究

場の挙動に関する研究 (北海道大学：山本隆人 他)

を行っている [14]．

現在人工市場研究で扱われている投資対象は，抽象 国際取引における人工市場モデルに基づく基軸通貨化された単一のリスク資本に対して行われることがの創発に関する研究 (北海道大学：佐々木雄一 他)

ほとんどである．しかし現実の市場では金融工学・125

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5

ポートフォリオ理論に基づく分散投資が当たり前でモデルをど うやって記述・蓄積していくかが大きな課題あり，それに基づいて複数の投資対象間の相互作用であるが，が起こっていると捉えるのが自然である．そこで山つの試金石になるだろう．

X-Economy システムのような取り組みは一本等の研究では，実際に複数投資対象にポートフォエージェントベースシミュレーションによって複雑なリオ理論に基づいて分散投資を行うエージェントを現象を解明するためには，本プロジェクトのように研究モデル化し，分散投資によって各投資対象間にどの者間での知識・方法論の共有化が重要であり，興味をおような相互作用が総じているのかを明らかにするた持ちの方々とはぜひ協力できればと考えている．

めに，X-Economy システムを用いて研究を行っている [15]．

なお，ここで紹介した Java によるX-Economy システムはプロトタイプであり，現在公開への準備を進めて エージェント 実験経済標準モデルとしての国際貿易いる．
本研究は，文部科学省科学研究費補助金 1378034 にリーグの提案 (産業総合技術研究所：車谷浩一)
上の佐々木の研究例にもあるように，近年一国・多よって行われました．

国の経済システムをマルチエージェントシステムとしてモデル化し，それらの相互作用とそこから創発するマクロな振る舞いの間に潜むメカニズムを解明しようという研究がなされつつある．しかし一般に国際貿易を含めたエージェントモデルの開発，またはそれを用いた研究というのは，対象があまりに複雑であるので，モデルの抽象度やシミュレーションの方法，実験方法，結果の検証まで含めて様々な研究者が相互に成果交換を行いながら研究を進めていかなければ有効な研究の成果となり難い．また，そのような複雑なシステムでのエージェントの意思決定を議論する上では，各研究者でモデルに対する共通認識が重要になってくる．このような観点から，
車谷はX-Economy システムを用いたエージェント実験経済標準モデルとしての国際貿易リーグの提案を行っている．

5 おわりに本稿では，我々が現在取り組んでいる

X-Economy シ

ステムの概要と，それを使った幾つかの人工市場研究にX-Economy シ

ついて紹介した．特にこれらの研究は，ステムを用いることで，比較的容易にシミュレーションが行えると同時に，実験プログラムを公開するという前提に立つことによって，エージェントモデリングにおけるシミュレーションモデルの記述という観点からも有効である．
エージェントベースシミュレーションが真に意味のある方法論になる為の次のステップとして，エージェント

126

参考文献

[ 1 ] 寺野隆雄，倉橋節也： \エージェントシミュレーションと人工社会・人工経済", 人工知能学会誌, Vol. 15, No. 6,
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Vol. 15, No. 6, pp. 941{950 (2000).
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http://www.x-econ.org/[ 9 ] 車谷浩一，大内東： \国際貿易リーグ：マルチエージェン
ト 経済における標準問題 (1) - 概念と X-Economy システ
ムによる実現 -", 情報研報, Vol. 2001, No. 1, pp. 55{60(2001).
[10] Robocup 公式 Web Site,
http://www.robocup.org/[11] Kurumatani K., Ohuchi A., World Trade League
as a Standard Problem for Multi-Agent Economics- Concept and Background, Proceedings of International Workshop on Agent-based Approach to Economic and Social Complex Systems, AESCS'01, pp.
156-162 (2001).
[12] 幸島明男，車谷浩一：人工経済用エージェント間通信

第 10 回マルチ・エージェントと協調計算ワークショップ (MACC2001) 2001.11.16-17
プロトコル MARP，情報処理学会論文誌投稿中．
[13] X-SS Web Site, http://www.x-ss.org[14] 兼平大輔，川村秀憲，大内東，車谷浩一： \X-Economy
システムを用いた人工株式市場におけるニュースの情報価値に関する研究
年度日本オペレーションズ・リサーチ学
会春期研究発表会アブストラクト集，佐々木雄一，山本雅人，大内東，車谷浩一：システムを用いた人工国際市場における基軸通貨の発生に関
年度日本オペレーションズ・リサーチ学会
する研究", 2001[15]

pp. 252{253 (2001).
\X-Economy", 2001

127

6

春期研究発表会アブストラクト集，pp. 254{255 (2001).
[16] 川村秀憲，大内東，車谷浩一： \人工市場モデルのためのX-Economy システムとその利用研究"，日本オペレーショ
ンズ・リサーチ学会学会誌，Vol. 46, No. 10, pp. 537{543(2001).
[17] 車谷浩一： \国際貿易リーグ：マルチエージェント経済における標準問題 - 概念と X-Economy システムによる実現"，日本オペレーションズ・リサーチ学会学会誌，Vol. 46,
No. 10, pp. 544{548 (2001).