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1.
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 空気を読む家 Final シナリオ 『人を見守る安心安全な空気を読む家』 Unity + AIPlannerで快適な朝を シミュレーション 2021年2月3日 先端IT活用推進コンソーシアム ビジネスAR研究部会 リーダー TIS株式会社 井出 将弘
2.
Copyright © 2021
Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. ビジネスAR部会について 2 • 活動目的 : 最先端のAR技術の把握と習得、及び今後の社会やビジネスの変 化を踏まえたARの活用(ビジネスAR)について、研究することを活 動目的とする。さらに活動成果を発信していく。 • 活動内容 : 1) ビジネスARを創出、普及・展開するための考察・議論・グルー プ活動 2) AR技術への理解を深めるためのプロトタイプ開発・試行実験 3) 上記活動を成果物としてまとめ、外部発信の活性化
3.
Copyright © 2021
Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. Unity + AIPlannerで快適な朝を シミュレーション
4.
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 今回のお題 • 家主が出発の時間までに玄関に到達する • 最低限の身支度は必ず実施する • 出発の時間までできるだけ家で快適な行動をで きるようにする 4
5.
Copyright © 2021
Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 朝の行動の知識構造 5
6.
Copyright © 2021
Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 今回の目標 今年度のBizAR部会の目標は空間OSのコンテキ ストの活用とエージェントの協調 • お題を(ある程度)クリアするためのエージェント を実装する • 空間OSとは接続したイメージで実装する。 • 実装するエージェントは階層を意識する • 完璧を求めず、現実解でチャレンジ 6
7.
Copyright © 2021
Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 空間OS 7 一般知識・データ オントロジー、ルール、 気象情報、サービス、… エージェントメタデータ クラス定義、機能定義… 空間OS:動的RDFストア (非公開) LOD (公開) ローカルナレッジ 家族構成、間取り、契約… 人間API 会話、外部連絡、忖度… 管理エージェント 安全、空調、電力… 認識・解釈エージェント 人・ペット・環境… センサー・アクチュエータ 温度計、マイク、カメラ、エアコ ン、掃除ロボット… プロトコルコンバータ エージェント =Web Servcie 他の空間OS 知 識 共 有 黒 板 モ デ ル High Low
8.
Copyright © 2021
Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. エージェントの役割階層(案) • ハイレベルエージェント – 全体調整 – コンテキストに基づいた判断 – 判断に基づいたミドルレベルエージェントへの指示 →今回はOntimeエージェントがこの役割 • ミドルレベルエージェント – 下位層のデータの解釈、コンテキストの更新 – ハイレベルからの指示とコンテキストからローレベルに作業依頼 • ローレベルエージェント – センシングしたデータの通知(ただのデータ、解釈はない) – ミドルレベルから依頼された作業の遂行 8
9.
Copyright © 2021
Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 今回の主役 On Time Agent • On Time Agentの責務 – 家主が会社に間に合うように家をでること – 家主が家を出るまでに快適な朝をすごせるようにする こと • On Time Agentの責務でないこと – 家主の起床時間の管理 – 家の外でのトラブルの対処 9
10.
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. エージェントの配置イメージ 10 朝の行動の知識を家の空間に当てはめてみる
11.
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 実装すること • 朝の行動の知識を活用して最適なルーティンを シミュレーション • 寝坊や早起きに対応 • 朝の行動中の変化にも対応できるようにする • シミュレーションした結果をわかりやすく可視化 • シミュレーションした結果を家主にフィードバック 11
12.
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 今回の実験環境 Unityのアセットでいい感じの部屋を購入(30ドル) 12
13.
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 今回の実装 3DゲームエンジンUnityとAI Plannerというフレーム ワークを使って実装してみる。 AI Plannerとは? • ゲームAIを作成するためのUnity製フレームワーク • 非反射型のゴール指向プランニングでエージェント の行動を指示することができる • プランニングはフォワードプランニング • DOTベース(Unityの処理高速化の仕組み) • まだver0.3のプレビュー版 13
14.
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 今回の実装 UnityのAI Plannerというフレームワークを使ってみる AI Plannerとは? • ゲームAIを作成するためのフレームワーク • 非反射型のゴール指向プランニングでエージェント の行動を指示することができる • プランニングはフォワードプランニング • DOTベース(Unityの処理高速化の仕組み) • まだver0.3のプレビュー版 14 なるほどAI Plannerは非反射型のゴール思考プランニング でフォワードプランニングするゲームAIね。
15.
Copyright © 2021
Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. AI Plannerのプランニング • AI Plannerのプランニングには以下が必要 – 空間に関する知識 • 出発まで残り時間 • 身支度の状況 • 家の構造 等 – 実行できるアクションと報酬 • ひげをそる(身支度できてエライ!+10点) • 朝食を食べる等(いい朝食だと報酬が高いとか) – 目標・ゴールとその報酬 • 時間内になんとか玄関に到達(髭あり)10点 • しっかり朝食をとって玄関に到達 100点 15
16.
Copyright © 2021
Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. AI Plannerのプランニング • AI Plannerに知識、アクション、目標を与えると 16 知識 アクション 目標
17.
Copyright © 2021
Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. AI Plannerのプランニング AI Plannerがあとはプランを総当たりで考えて、ゴー ルへ! 17 着替える 朝食を食べる アクション ×× アクション 〇〇 アクション ×× アクション 〇〇 アクション ×× アクション 〇〇 省略 ゴール
18.
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. AI Plannerのプランニング 実際のプランはこんな感じ 18 現在の状態からゴールに向かうのでフォワードプランニング かなりの力技
19.
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. AI Plannerのプランニング AI Plannerのプランニングは実行中も更新されつづ けるので、シミュレーション中の状況の変更にも対応 イメージとしてはカーナビの再経路探索 19
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 今回の問題のモデル化 • AI Plannerの公式サンプルにある EscapeRoomを参考に • EscapeRoom:3つの駒が協力して部屋を脱 出するシミュレーション 20 鍵 鍵で開く扉 赤と青の スイッチで 開くゲート エージェント ゴール エージェントが 移動できる点 =Waypoint
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. EscapeRoom EscapeRoomを動かすとこんな感じ 21
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 今回の実験環境にあてはめる 部屋の俯瞰図 22
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 今回の実験環境にあてはめる 部屋の俯瞰図とWaypoint 23 トイレ 玄関 浴室 洗面台 キッチン ダイニング リビング 寝室 ドレッサー 廊下
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 今回の実験環境にあてはめる 部屋の俯瞰図とタスク 24 排泄 ゴール シャワー 入浴 洗面 髭剃り 朝食準備 コーヒー準備 朝食 コーヒー 着替え 廊下 スタート
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. ここから細かい実装の話
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. AI PlannerとDecision Controller • AI Plannerはフレームワーク自体を指しているが、 実際にUnityのシーン(仮想空間)上でエージェ ントを動かすしくみはDecision Controllerと呼ば れるコンポーネント Decision Controller = ハイレベルエージェント = On Time Agent 26
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. Decision Controllerの構成 Decision Controllerを動かすために以下 の情報を実装 ① Trait Definition ② Action Definition ③ Action Callback Method ④ Termination Definition ⑤ Problem Definition 27
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. ①Trait Definition エージェントがアクセスするコンテキスト情報・知識を 定義する。 • OnTime:出発まで残り時間 • 生理:トイレの状態 • 身だしなみ:入浴状態、着衣の状態、洗顔状態、 髭剃り状態 • 食事:食事の状態 • 口腔ケア:歯磨きの状態 • 家全体:部屋の定義 28
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. ①Trait Definition 定義例: 家主Trait 29
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. ①Trait Definition 定義したTraitをUnityのシーン上のオブジェクトにコン ポーネントとして付加し、 AI Plannerが認識できるよ うにする。 30
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. ②Action Definition • 実行できるアクションを定義 31 アクションに必要な情報 アクション実行の前提条件 アクションを実行した効果 アクションの報酬
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. ②Action Definition 今回のアクション • 移動(Waypointの上下左右移動) • タスク – 着替え – 朝食 • ゼリー • 軽食 • しっかりした朝食 – 排泄 – 歯磨き・マウスウォッシュ – 入浴 • シャワー • お風呂 – 髭剃り – 洗顔 32
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. ③Action Callback Method • 実行されたアクションに紐づくC#スクリプトを実行 33 Unityの仮想空間 AI Planner Action Action Callback Method C# Script
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. ③ Action Callback Method 今回作成したスクリプトは2つだけ • 仮想家主オブジェクトをWaypointで動かす • アクションを起こしたときにアクション名を表示する 34
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. ④Termination Definition エージェントが達成すべきゴール条件を定義する • BadGoal条件(-300点) – 家主が出発の時間までに玄関に到達できない。 • Good条件(200点) – 家主が出発の時間までに玄関に到達する。 – 着替え、朝食を一通り済ませた – 残り時間が10分以内 • Best条件(400点) – Good条件 + コーヒーを飲んだ、しっかりした朝食 35
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. ⑤ Problem Definition • 今回のお題を解決するためのアクションとゴール条件をまとめたもの。 このProblem DefinitionをDecision Controllerに設定する。 36 使用するアクション ゴール条件
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 動かしてみよう! デモタイム!
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. AI Plannerの良さと課題 • 良さ – 問題と知識の定義をし、それをTraitとActionと報酬に落とし込 むだけで割とよしなに動いてくれる。(シミュレーション部分の実 装は1日もかかってない) • 課題 – 定義ファイルを作成するのが大変(空間OSの知識から作成し たい) • Actionとかは上位の概念から継承とかできるとよさそう • GUIでの操作はパターンが増えてくると面倒なのでスクリプトで直接操作し たい – 報酬を定義するのは大変 • 実行順の厳密なコントロールは不向き • スクリプトを作成すれば動的に報酬も制御可能 • 複雑になればなるほど、おそらく人間がやるべき作業ではない • 将来的には実際のユーザのふるまいから報酬を調整するようになる? 38
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. まとめ • OnTimeエージェントによる行動シミュレーションを UnityのゲームAIフレームワーク AI Plannerを活用 して簡単に構築できた • AI Plannerはまだベータ版であるが、シミュレーショ ンや自動テストでの活用に可能性を感じる 39
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. FutureWork • OnTimeエージェントの行動シミュレーションに変動 を与える要素の追加(バスの時間がかわるとか) • 操作できるアバターを追加し、シミュレーションと実 際のユーザの行動状況の差分の検出 • 状況に応じた通知表現の追加 • 空間OSとの接続し、空間OSを経由した知識の 獲得、実際のセンサー情報との連携を実現する これからも空間OSを中心としてワクワクする拡張現 実の未来を議論、実装していきます! 40
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Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. http://aitc.jp https://www.facebook.com/aitc.jp 最新情報は こちらをご参照ください ハルミン AITC非公式イメージキャラクター
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