２０１２年の終わり

とうとう、２０１２年が終わろうとしています。私にとって２０１２年はCGに注力した年でした。それまでは思い出したかのようにぽつぽつとCGを描くことはありましたが絵についてはもっぱら透明水彩に時間の大部分を割いていました。しかし今年はかなりの労力をCGに投入したのです…

アーカイブによると今年は１５８枚描いたようです（まあ、ぼつになって日の目をみなかったものもありますが）。とくに四月から六月にかけては１日１枚のペースで描いていました。このときは鉛筆で描いた線をそのまま線画として使ってSAIで塗っていました。これは大変時間を節約できる手法でした。その後ラインレスの絵を目指して塗りによる表現重視に移行していきました。線画に頼りすぎると表現が硬くなる気がします。たとえば髪を描く際は線画よりも筆で一発で塗った方がより自然な流れになる気がします。ただ指などは線を使った方がいい結果が得れるでしょう。全体を通して見ると塗り方が上達しました。人体のバランスのとり方もすこしましになったようです。

ゲームの開発はそれほど力を入れる予定はありませんでしたが、結果として進展がありました。UnityでRTSゲームを開発中で、RTSで必要とされる基本的な動作―クリックによるユニット選択、移動指示、攻撃など―は実装できました。問題はAIの開発にあります。この連休でこの問題に取り組むことにしましょう。

来年は引き続きCGに多くの力を注ぐつもりです（２００枚は描きたいところです）。ゲームの開発も引き続き行います。

ではみなさん良いお年を。

【Unity】RTS:AI 10 部隊の役割

RTSのAIを考える上でここの記事はすべての答を与えてくれたわけではないが大変参考になった。攻撃目標を決めた後、各部隊に任務を割り振ってどの部隊が特定の任務を一番効率よく出来るかコストを計算させよう。コストが一番低い部隊がその任務に向いている。AIは常に複数の作戦を計画しており全部隊がその作戦を実行するコストと成功した際の見返りを鑑みて作戦を決定するだろう。

そこで各部隊に割り振る任務にはどのようなものがあるか考えてみよう。

大きく分けると部隊は攻撃を実行するグループ（攻撃グループ）と攻撃部隊を支援するグループ（支援グループ）にわかれることになる。ここでこれまでの記事で触れてきた「攻撃円」だとか「危険区域」について再定義してみよう。

 各部隊は「支配地域」と「交戦責任範囲」を持つ。支配地域はボードゲームでお馴染みのZOC(Zone Of Control)であり潜在的な攻撃範囲を示す。交戦責任範囲はほとんど射程とイコールである。支援グループの圧迫と支配についての定義は以下のようにした。

圧迫：圧迫とは敵の行動の自由を奪うことである。
支配地域の対象：味方部隊に攻撃を仕掛ける可能性がある敵部隊
圧迫を受けている敵部隊は移動の際に攻撃を受けるリスクを覚悟しなければならない。しかし速度が早いのならリスクは低くなるだろう。

支配：支配とは戦場の一地点を確保することである。
支配地域の対象：敵が存在すると味方部隊が攻撃を受けてしまう地点
支配地域に侵入する敵は攻撃されるリスクを覚悟しなければならない。

AIは攻撃はもちろん、圧迫と支配を上手く使って戦場の主導権を狙うべきだ。簡単な例を考えてみよう。

青軍は左から二番めの部隊が攻撃を行う。ほかは支援グループで攻撃部隊が敵の攻撃を受けないように圧迫と支配をつかい敵を牽制している。五分の勝負には持ち込めそうだ。

【Unity】RTS:AI 9 攻撃目標の選択と部隊展開

AIは最適な攻撃目標を選択し、攻撃部隊の展開位置を算定できるようになった。下の写真は左のプレーヤーの部隊の陣形に応じて、右側のAI部隊が計画している攻撃展開位置を示している。

上の陣形ではAIはプレーヤーの右翼が脆いと判断し目標の正面と側面に部隊を展開し攻撃することを計画している

部隊を突出させるとAIは目標を切り替えた。この場合側面攻撃を実施するとプレーヤーの後衛部隊から攻撃を受ける可能性があるため正面攻撃のみを計画している

攻撃部隊以外は何をするのか、複数目標を同時攻撃するときはどうするのか、状況変化に応じ計画を修正するタイミングはいつなのか…等々課題は山積しているが今日はここで止めておくことにする。疲れたよ、俺は。

【Unity】RTS:AI 8 しゃぼん玉作戦

敵を多方面から攻撃するのは効果的だが、部隊が展開した時に敵から挟撃を受けるのは避けたい。挟撃を受ける可能性があるポジションは敵の部隊と部隊の間である。そこで敵部隊の間に円形の「危険区域」を指定する（ひとまずシャボン玉で表示）。AIは多方面攻撃を仕掛ける際に展開する地点が危険区域内にないか調査を行う…

とにかくAIの設計は複雑で難しすぎる。本当に作れるのだろうか

【Unity】RTS:AI 7 戦力投射コストの計算

プレイヤーの部隊（左）、AIの部隊（右）。各AI部隊からAIの計算によりラインがプレイヤー部隊に伸びている。ラインが青いほどAIにとって戦力投射コストが低い（攻撃しやすい）。手前のプレイヤー部隊には多数のAI部隊から青いラインが引かれておりAIはこの部隊を攻撃する可能性が高い。一番奥のAI部隊はどのプレイヤー部隊からも遠いので戦力投射コストは高くなっている。

戦力投射コスト(Power Projection Cost : PPC)は旧戦力投入コスト関数の代替であり、目標までの距離と自身と目標の総合戦闘力の比より算出される攻撃のしやすさの指標である。攻撃のしやすい敵とは味方と近く、総合戦闘力が低い敵である。

【Unity】RTS AI 6 攻撃円と展開

以前考えたAIの設計では最適の攻撃目標を選ぶことができても、どのような戦術で目標を打ち破るのかまた実際に攻撃した場合の敵の反撃を考慮することが出来なかった。そこで攻撃円という考え方を導入した。各部隊は攻撃円という円形エリアを前方に持っている。攻撃のためにはこの円内に敵を収める必要がある。包囲や側面攻撃など連携攻撃を行う場合には各部隊ごとに計算された位置に攻撃円が設置される。

各部地は攻撃円上に敵を補足できるように展開し補足したら敵に攻撃を開始する（つまり攻撃円は一種のトリガーである）。展開に際し各部隊は敵の攻撃円内に立ち入らないよう注意すべきである。また敵の攻撃円は味方の攻撃円で中和が可能である。AIは敵の連携攻撃を想定した敵の攻撃円を計算し、常に味方が不用意に敵の攻撃円に立ち入らないようにする。

【Unity】RTS:AI 5 脅威度の算出

プレーヤーの部隊（左）とAIの部隊（右）。

前回に続きAIの設計に基づき脅威度を導入した。脅威度は以下のプロセスを経て算出される。

脅威度算出プロセス

上の写真では総合戦闘力が上回っているユニットに対してAIのユニットから黄色いラインが引かれている。特に脅威度が高いと赤線になる。一方戦力投入コストについては以下のようなプロセスで算出することを予定している。うまくすると脅威度と戦力投入コストは統合できるかもしれない。関数を追加するごとにCPU負荷が高まっている。心配だ。

戦力投入コスト算出プロセス

【Unity】RTS:AI 4 総合戦闘力を算出する

前回の設計に基づき総合戦闘力関数を導入した。ユニットに表示される数値がそのユニットの総合戦闘力を示している。上の写真では孤立した左上のユニットは155と他の右下３つのユニットに比べ低い数値を示している。下の写真では真ん中のユニットは左右のユニットから支援を得れるので一番高い総合戦闘力を示している。従って特別な理由がない限りこのユニットを攻撃目標にするのは割に合わないとAIは判断するだろう。

【Unity】RTS:AI 3 攻撃目標の選定

複数の敵の中から攻撃目標を選ぶ場合、基準が必要となる。戦闘において努むるべきは味方の損害を最小にし敵の損害を最大にすることだとすると、「撃破しやすい敵」か「味方を撃破しうる敵」が優先目標となる。「撃破しづらくかつ味方を撃破し得ない敵」はほっといても大丈夫である。問題は常に「撃破しやすい敵」＝「味方を撃破しうる敵」ではないということだ。以上を踏まえて攻撃目標評価関数を導入する。

まずAIが攻撃目標を評価する上で基本となるユニットのスペックを規定する。「戦闘移動コスト」は速度・射程・目標座標までの距離をパラメータに持つ関数である。「支援戦闘力」はパラメータに攻撃力と戦闘移動コストを持ち、味方を支援できる力を示す。例えユニットの攻撃力が大きくとも低速なら支援戦闘力は低くなる。「総合戦闘力」はユニット自身の攻撃力＋周辺の味方のこのユニットへの支援戦闘力を示しており、これがAIが各ユニットの戦闘力を評価する際の基準となる。攻撃力が低いユニットでも群れていれば戦闘力評価は高くなるのだ。

この総合戦闘力をもとにさらに２つの関数を設定する。一つは「戦力投入コスト」である。これは敵の総合戦闘力をもとに敵を撃破するのに必要な味方戦力を動員するコストを示す。味方の総合戦闘力が劣っている場合追加の戦力が必要となるが戦力の集結には時間がかかるため戦力投入コストは高くなる。「脅威度」は敵が近く、強大なほど大きくなる。同一状況下でも戦力投入コストと脅威度は敵について相反する評価を示す場合がある。これら２つの評価を調整し最終的な評価を下すのが「攻撃目標評価」である。