Behaviour Tree AI in Gentou Senki Griffon (幻塔戦記グリフォンでのBehaviour Treeの試み)
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株式会社Aimingの中の勉強会で発表した、Behaviour Tree手法についてのスライドです。 幻塔戦記グリフォンというスマートデバイスのゲームに使われています。 http://griffon.sega-aiming.com/
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Behaviour Tree AI in Gentou Senki Griffon (幻塔戦記グリフォンでのBehaviour Treeの試み)
- 2. Behaviour Treeとは • AIのアルゴリズムの１つ – State Machineと目的が似ています • 目的：ゲーム内のオブジェクトが考えて 行動するようにする • NPC対戦チュートリアルに使ってみた
- 4. State Machineの振り返り 1/2 • オブジェクトの行動を下記のもので表現 する – State – Stateの遷移(Event)で表現する S0 E1 S2S1 S3 E2 E3 E4 E5 S: State E: Event
- 5. State Machineの振り返り 2/2 • 例：爆弾 周囲を 探知 爆発 距離< x 消える アニメーションが 終われば 時間< y
- 7. NPC対戦チュートリアルに State Machineを使える？ • NPC対戦の仕様： 1. クリープ (NPC)が前進したときは慎重についていく 2. ＡＩは保守的。あまり深く敵を追わない 3. タワーを護衛する 4. 敵が近ければ、攻撃する。優先度は： • プレイヤー • クリープ (NPC) 5. HPが減れば、基地に戻る 6. 場所に引っかかる場合の対応 • Stateの数：少なくとも６ • 遷移の数：正確には不明だが、多い • 最初一部をState Machineで実装しが、State Machineの 欠点をよく考えさせられた
- 8. State Machineの欠点 1/2 • Stateの数が少なければ問題ないが、State の数が増えれば、管理しないといけない 遷移は膨大に増える。大雑把に： ? S: 3 E: 3 S: 4 E: 6 S: 5 E: 10 S: 6 E: 15 S: 7 E: 21
- 9. State Machineの欠点 2/2 • Stateとその遷移が１つのＡＩの構造に なっているので、再利用性が低い – 例：攻撃する行動は別のＡＩで実行されてい ましたが、簡単に使いまわすことができない S0 E1 S2S1 E2 E3 S0 Ex SySx Ey Ez S: State E: Event
- 10. State Machineの問題のまとめ • 問題点： 1. Stateの数が増えれば、管理しないといけな い遷移は膨大に増える • バグが出やすい • デバッグは難しい 2. 再利用性が低い • 違うやり方で、NPC対戦のチュートリアル をやろうと考えた – Behaviour Tree
- 11. Behaviour Tree
- 12. Behaviour Tree: 入門 • 構造：Tree • Treeのノードはステータスを持ってい る： – READY: 初期値 – SUCCESS: ノードの実行が成功した – FAILURE:ノードの実行が失敗した – RUNNING：ノードの実行がまだ終わっ ていない • 代表的なBehaviour Treeのノードの種 類： – Action ノード – Selector ノード – Sequence ノード – Decorator ノード
- 13. Action ノード • 一番シンプル：実行するのみ • TreeのLeafだけ。子は持てない • 例：一番近い敵への攻撃 A
- 14. Decorator ノード • ある条件のチェックを行う： – 通ったら子を実行して、子が返すステータスを返す – 通らなかったら、Failureを返す • 子は１つだけ。 • 例：HP<10であれば、一番近い敵を攻撃する – Ｄ：HP<10 – Ａ：一番近い敵を攻撃する A D
- 15. Selector ノード • 成功する子が見つかるまで、子を１つ１つ実行する。 – 見つかったら、処理を止めて、Successを返す。 – 見つからなかったら、Failureを返す • 例： – 一番近い敵を攻撃する – 敵がいなかったら、クリープを付いていく – クリープがいなかったら、待機する A Sel A A
- 16. Sequence ノード • 順番に子を実行するノード – 子が成功したら、すぐRunningを返す。次のフレームの Updateで次の子を実行する – 子が失敗したら、すぐFailureを返す – すべてのノードを実行し終わったら、Successを返す • 例：ある位置に移動して、着いたらしばらく待機する A Seq A Running A Seq A フレーム１ フレーム2 A A Ready
- 17. TreeのUpdateのルール • 毎フレームではなくてもよいが、定期的 にUpdate • RUNNINGじゃないノードのステータスを READYにしてから、RootからUpdateする – 再帰的
- 18. 例
- 19. Behaviour Treeの例 • HPが10より大きけ れば、一番近い敵 を攻撃する。最大 距離：５m • 敵が見つからな かったら、一番前 のタワーに移動し て、待機する 5m以内 の敵を 攻撃 Sel 一番前 のタ ワーに 行く 待機 HP> 10 Seq Ready
- 22. まだタワーついていなかったら、そのまま 行く 5m以内 の敵を 攻撃 Sel 一番前 のタ ワーに 行く 待機 HP> 10 Seq Ready Running Success Failure
- 24. 全体の流れ • Updateのルール – 毎フレームではなくてもよいが、定期的 Update – RUNNINGじゃないノードのステータスを READYにしてから、RootからUpdateする • 再帰的 • ずっと繰り返す
- 25. NPC対戦チュートリアルの Behaviour Tree 1/2 • NPC対戦の仕様： 1. クリープ (NPC)が前進したときは慎重について いく 2. ＡＩは保守的。あまり深く敵を追わない 3. タワーを護衛する 4. 敵が近ければ、攻撃する。優先度は： • プレイヤー • クリープ (NPC) 5. HPが減れば、基地に戻る 6. 場所に引っかかる場合の対応
- 26. NPC対戦チュートリアルの Behaviour Tree 2/2 Sel 基地へ 行く 回復 HP>10 Seq タワーから の距離<5 引っかか る場合の 対応 Sel Seq Sel プレイ ヤーを攻 撃 クリー プを攻 撃 クリープ を付いて いく プレイ ヤーを攻 撃 クリー プを攻 撃 タワーを 護衛 タワー へ行く Sel
- 28. ツール • 可視化するツールがないと、デバッグが難し い • Unity Editor上で動く • 選択されているオブジェクトが特別なコンポ ネントを持っているかどうかを探知して、自 動的に表示・非表示する • 形：Tree • 色：ステータスを表現 • デバッグ情報も表示 • リアルタイム
- 31. メリット • Behaviour Treeのルールによって、ＡＩが 複雑になっていても管理しやすい • 全体的に可視化できる – デバッグは比較的に楽 • ノードがモジュラー – 再利用性は高い – 同じノードを使いまわして、違うＡＩを作る ことが楽。例：アグレッシブなＡＩ
- 32. 欠点 • すべてのノードに訪れる可能性があるの で、State MachineよりCPUの負担がかかる 可能性がある • すべての行動がノードで表現されている ので、簡単な行動を作りたくても、ノー ドを作る必要がある – 例：NPCの向きを固定にする
- 33. 欠点の対応 • CPUの負担： – Behaviour TreeのUpdateを毎フレーム実行しな い • ノードを必ず作る： – State MachineとBehaviour Treeの組み合わせ S0 E1 S1 E2 E3 A Sel A A
- 34. まとめ
- 35. まとめ • 作りたいＡＩが複雑であれば、Behaviour Treeを 使ったほうがよい。 – 最初的にはBehaviour Treeのフレームワークを開発す るコストが発生しますが、長期的に見ると開発コス トが下がるし、生産性もあがる • フレームワークの開発は１回だけで、使いまわすことができ る。 • デバッグが楽 • 再利用性 – 複雑の定義：ステートの数がおよそ４つ以上。ボス 戦に向いている • ＡＩが複雑でなければ、State Machineでもよい – 再利用性を高めたければ、State MachineとBehaviour Treeの組み合わせを作ることもできる
- 36. おまけ • Treeの構造を表示するのは意外と少々難しかった – Y座標は簡単 – X座標は少々難しい • ある行動を１つのノードにするか、何かに組み合 わせで、同じ行動を表現するかを少々悩んだこと がある。例：プレイヤーとタワーを攻撃する 1. 同じActionノードにする 2. 別々にする • Behaviour Treeの作成はコードで手で書いた。それ を作る・編集ツールがあれば、さらに生産性があ がる。 – ランタイムで編集して、その編集をすぐ反映できる