はじめてのAI～愛のあるAIを作ろう

はじめてのAI～愛のあるAIを作ろう
フリーランスゲームクリエイター中村匡彦はじめてのAI～愛のあるAIを作ろう Unreal Fest 2016 大阪
自己紹介名前 : 中村匡彦ネット上では主にalweiという名前で活動中。 Twitterでは『@aizen76』でやっています。元々はゲームプログラマー。2年前から独立してフリーに。関西圏を中心にUE4コミュニティの拡大させるために活動中。
自己紹介著書 Unreal Engine 4 ブループリント逆引きリファレンス翔泳社様より絶賛発売中技術ライターみたいなこともやります。比較的いつでもお仕事募集中です。
今回のお題は『AI』
UE4のAI機能群ビヘイビアツリーブラックボード AI Controller ナビゲーションメッシュ EQS AI Components この他にもまだあります
AIの概略図 AI Controller ビヘイビアツリー & ブラックボードキャラクターこれらはそれぞれ別物として機能
キャラクター UE4上では『Character』クラスのことを指します。『Pawn』クラスでもOKですがここでは『Character』に。 AIとしては見た目やコリジョン部分を担当します。アニメーションはスケルタルメッシュにお任せ。基本的にロジックは実装しません。ここにAIの仕組みを乗せていくことになります。
AI Controller AIの心臓部です。 AIに対する指示系統全般を担当。『Character』に所有させることによって、AIとして機能。ナビゲーションメッシュの機能もここに。ビヘイビアツリーの起動もAI Controllerから行います。全てのAI機能のまとめ役。
ビヘイビアツリー & ブラックボード『ビヘイビアツリー』 AI自体の行動ロジックを決める仕組み。ノードツリー形式にAIがどう思考するか可視化。『ブラックボード』 AIの記憶領域（メモリー）。 AI内で各種情報を共有する際に利用されます。この二つはお互い密接に関連性があります。
AIのセットアップまずはそれぞれのアセットを新規作成。 AI Controllerやビヘイビアツリーを作成しておく。詳しい手順は公式ドキュメントにあります。『ビヘイビアツリーのクイックスタートガイド』 https://docs.unrealengine.com/latest/JPN/Engine/AI/BehaviorTree s/QuickStart/index.html
ナビゲーションメッシュ AIにレベル上のメッシュのどこが通過可能かを教える仕組み。 UE4では『Nav Mesh Bounds Volume』というアクターを配置すると自動的に生成。『P』キーを押すと緑色で可視化。あとは『Move To』ノードなどを使用するだけで利用可能。
ビヘイビアツリーの仕組みルートノードから始まり、必ず左側から実行し、右側へ。ひとつ実行が終わると親ノードに戻り、次の子ノードを辿る。実行順序を変えることはできません。ナビゲーションメッシュを使用しなくてもビヘイビアツリーを利用すること自体は可能です。
ビヘイビアツリーノード
ルートビヘイビアツリーで最初に実行される親ノード。何かをするわけではないですが、ビヘイビアツリーを実行するためになくてはならないノード。すべてはここから。
コンポジット各ノード間を繋ぎ合わせるために利用可能な唯一のノード。最も重要とされるのが『Sequence』と『Selector』のふたつのノード。このノードによりフローの分岐が可能となる。
タスク AI自体が実行する作業をまとめたノード（紫色）。主にAIはタスクを自作して、それらを繋ぎ合わせていくことで制御を行うことになります。作業が完了、もしくは失敗と判断した場合、次のタスクへ移行。
デコレーター各ノードにくっ付けて利用可能となるノード（青色）。条件を設定することが可能で、必要に応じて子ノードの実行を強制的に停止したり、キャンセルすることができる。
サービスデコレーターと同じくノードにくっ付けます（緑色）。タスクとは別作業を並列に何かしてほしいという場合に利用。 AIの状況を監視したい等のケースによく利用されます。標準ノードはほとんどない。
まずはコンポジットとタスク！何はともあれ、まずはコンポジットとタスクを理解しましょう！このふたつのノードさえ理解していれば、とりあえずなんとなくでもビヘイビアツリーは使えます。不便だなと感じてきたらデコレーターとサービスも併用し、『あ、こりゃ便利や！』と思ったらそれで十分です。
フロー制御（Sequence） Sequenceノードを使うとタスクを左から順番に実行します。ひとつでも失敗が発生すると実行を停止して親ノードに処理を戻します。全てのタスクが成功を返すと Sequenceも成功を返します。
フロー制御（Selector） Selectorも左から順にタスクを実行しますが判定が違います。こちらはひとつでも成功すると親ノードに処理を戻してしまいます。全てのタスクが失敗すると、 Selectorも失敗を返します。
タスクの成功・失敗の判断分岐に利用するタスクの成功と失敗の判断は、『BTTask_Blueprint_Base』クラスにある『Finish Execute』というノードを使用して判断します。引数ピン『Success』により、成功・失敗を判断し、タスク実行を終了して次のタスクへ移行します。
フロー制御まとめ『Sequence』・子ノード全てが成功を返す→Sequenceも成功を返す・子ノードいずれかが失敗を返す→Sequenceも失敗を返す『Selector』・子ノード全てが失敗を返す→Selectorも失敗を返す・子ノードいずれかが成功を返す→Selectorも成功を返す
変数共有の仕組み（ブラックボード）各ブループリント内でタスク、サービスなどで変数を利用する場合には『ブラックボード』を使用します。
変数共有の仕組み（ブラックボード）『Set～』『Get～』を使って『Key』に指定した変数を作成し、そこに値を代入、取得すればAI内での変数共有が可能に。
AI作成の実践
AI Components
AI Components コンポーネントとしてAI用のものが用意されています。・Pawn Sensingコンポーネント・Pawn Noise Emitterコンポーネント・AI Perceptionコンポーネント・AI Perception Stimuli Sourceコンポーネント
Pawn Sensingコンポーネント AIにSense（感覚）を与えることができるコンポーネント。『視覚』と『聴覚』を感じることが可能となり、範囲内にいるアクターを自動的に検知できるように。
Pawn Sensingコンポーネント『OnSeePawn』&『OnHearNoise』イベントで通知。
Pawn Noise Emitterコンポーネント『Make Noise』で音を実際に発生させる。『OnHearNoise』イベントでAIが音を検知可能。
AI Perceptionコンポーネント Pawn SensingコンポーネントはSense（感覚）で、 AI PerceptionコンポーネントはPerception（知覚）を検知。知覚はより複雑な感覚検知が可能となる。 AI Perception Stimuli Sourceコンポーネントを使うと登録するSense Classを指定することができる。
AI Perceptionコンポーネントオリジナルの感覚クラスが作成可能で汎用性重視。デフォルトで用意されている『AI Sight Config』クラスでは敵、味方、それ以外を見分けることが可能。更に視界に入ったアクターだけではなく見失った場合でもそのアクターを通知することができる。
AI Perceptionコンポーネント Pawn Sensingコンポーネントと比べて、直感的ではない。使い方もドキュメントは存在せず、ソースコードを読んで理解できる人でないと使いこなすのは難しい。 Epic Gamesが拡張前提の設計で作っているようなので今後に期待大。
Environment Query System
EQS（環境クエリーシステム）レベル上から情報を収集し、必要な情報をAIへと回答（クエリー）を与えてくれるシステム。例えば、広いマップ上のどこへ移動するのが最適か？敵に囲まれた時、どこへ逃げるのが最適か？なるべく弱ってて、なるべく近くにいるのはどの敵か？簡単に情報を収集してスコア形式で受け取ることが可能。
EQS（環境クエリーシステム）プレイヤーから逃げるのに、最適な位置を探しだすEQSの例。距離やトレース情報、内積による角度計算を行い、その位置へは到達可能かを EQSが判断してスコア化する。スコアが最も高いものを利用する。
EQSの視覚化『EQSTestingPawn』を作成して配置するとスコアを可視化可能。
EQSの要素（ジェネレータ）アイテムと呼ばれる、位置やアクターを生成するモノ。ジェネレータが生成した、アイテムをスコア付けして、最も高いものをビヘイビアツリー上で受けとることが可能。 EQSにおいて最も重要な部分。
実際にスコアをつけるためのテスト基準。このテストで最も良いスコアをだしたアイテムが結果としてビヘイビアツリーへと返る。距離や内積やトレースなどの標準のテストがあり。テスト次第でAIが賢くなったりバカっぽくなったりする。 EQSの要素（テスト）
EQSの要素（コンテキスト）ジェネレータやテストで基準となる何か。例えばプレイヤーを基準に動きたいという場合には、プレイヤーをコンテキストとしてAIに与えて、プレイヤー位置などをEQSの判断材料とすることが可能。コンテキストはアクターとして取得できれば何でもOKです。
ゲームプレイデバッガー
ゲームプレイデバッガー実行中に『’』キーを押すとAIのデバッグ機能が起動。 ※英語キーボードのみ。日本語キーボードはコンソールコマンド『EnableGDT』をプレイ中に入力するとゲームプレイデバッガーが起動します。
ゲームプレイデバッガービヘイビアツリーやEQSのスコアやナビゲーション情報など、あらゆるものを視覚化。リアルタイムに確認可能なので、実行しながらAIの動作検証が可能となっています。一部エディタの環境設定が必要。
まとめ UE4のAI機能を軽くみてきました。実はまだ他にもAIの機能があります。（群集AIとか） UE4のAIは今もまだ発展途上という感じですが、一部は既にかなり実用的なものばかりです。ぜひこれらのAI機能を使って可愛いAIを作ってあげてください！
ご静聴いただき、ありがとうございました！

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