Game-Based Situation Prototyping for Agent-Based Modeling

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ゲームデザインプロセスの応⽤によるエージェントベースモデリングのための対話⼿法の開発⿃取⼤学⼯学研究科機械宇宙⼯学専攻助教三浦政司 https://m-miura.jp/ 2018.09.28 中⼭隼雄科学技術⽂化財団研究成果発表会

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Abstract ゲームとエージェントベースモデルの類似性に着⽬し，「⼀緒にゲームをつくる」を通して⾮専⾨家らと協働で社会モデリングを⾏うための対話⼿法を構築した．

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⾃⼰紹介とキッカケ ⽬的とアプローチ 提案⼿法「GBSP」 実践例 紹介できなかったこと 今後の展望 Contents

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⾃⼰紹介とキッカケ ⽬的とアプローチ 提案⼿法「GBSP」について 実践例︓研究＆教育＆対話 紹介しきれなかったこと 今後の展望

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研究・教育活動⾶翔体の誘導・制御システム設計プロセス PBL型の⼯学教育社会シミュレーション分散協調制御

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きっかけ① 分散協調制御の研究でABM

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きっかけ② 宇宙開発体験ゲームの開発

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きっかけ③ システム設計プロセスの⽀援

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「ゲーム」を活用することで、いろいろな立場の人が参加する形でエージェントモデルをつくれるのでは？

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GBSP: Game-Based Situation Prototyping （ゲームに基づく状況プロトタイピング）

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⾃⼰紹介とキッカケ ⽬的とアプローチ 提案⼿法「GBSP」 実践例︓研究＆教育＆対話 紹介しきれなかったこと 今後の展望

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ABM: Agent-Based Modeling 現象を多数のエージェントの集合とその相互作⽤で記述する⼿法定められたルールに従い⾃律的に⾏動・意思決定・学習などを⾏う

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ABMを⽤いたシミュレーション (MAS: Multi-Agent Simulation) ⼩⿂近くのサメから逃げるサメ近くの⼩⿂を追いかける近くのサメから逃げる 500 10 サメ・⼩⿂モデル 500 10 3 97 +視⼒アップ創発現象個々のエージェントモデルからは導き出せない全体の特徴的な振る舞い

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ABM/MASの活⽤  ⽣物，⽣態系などの振る舞いの解明・予測  分散協調システムの設計・解析⾃然科学・⼯学分野  複雑な社会現象の解明  社会現象の予測  新しい社会システムの設計＜従来の社会研究＞  事例分析  統計分析・数理モデル社会科学分野計算機の発展に伴い ABM/MASが注⽬を集める

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⽬的︓ABM/MASに関して…    より幅広い分野における社会応⽤の実現細分化・具体化されたニーズ（特定の地域・組織・環境など）への対応妥当性・有⽤性が⾼く，効率的なモデリング⼿法の実現

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アプローチ研究者異分野専⾨家実務家当事者(⾮専⾨家)  異なる専⾨性を持つ研究者との連携  実務家・当事者(⾮専⾨家)との連携  対話を通して経験値・暗黙知を抽出

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提案︓⼀緒にゲームをつくる実務家(例︓教師) 研究者アルゴリズム化されたモデル経験によって得られたモデルゲームをつくる ≒ ABMを⾏う

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ゲーム ≒ エージェントモデルゲーム  エージェントは与えられたルールに従って⾏動する  エージェントは⼈や組織など，意思決定主体のモデル  エージェント同⼠が相互作⽤する  エージェントと環境が相互作⽤する  エージェントや環境が持つパラメータが変化する  ルールに従って進⾏していく  プレイヤーは状況に応じて意思決定する  プレイヤー同⼠が相互作⽤する  プレイヤーとゲームシステムが相互作⽤する  プレイヤーやゲームシステムが持つリソース(パラメータ)が変化するエージェントベースモデル

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⾃⼰紹介とキッカケ ⽬的とアプローチ 提案⼿法「GBSP」 実践例︓研究＆教育＆対話 紹介しきれなかったこと 今後の展望

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提案⼿法︓GBSP ① ② ③④ Game-Based Situation Prototyping ゲームデザインにおけるペーパープロトの⼿法を応⽤ ①② 簡易材料をつかって状況を可視化 ③④ ゲームルールを構築してテストプレイ

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(ペーパー)プロトタイピング Image from: http://gnarlyroot.com/ 宇宙開発を題材としたボードゲーム加⼯が容易な簡易材料を⽤いて，設計物の形状，機能，使⽤⽅法などをイメージするための粗い試作を素早くつくる⼿法  素早く可視化，その場で修正  設計プロセスの早い段階でフィードバックを取得

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GBSPの具体的な⼿順 ① 着⽬する現象の舞台となる環境と，登場するエージェントを紙，スチレンボード，ポーントークン，チップトークンなどをつかって机上に配置する ② エージェントや環境が持つパラメータを，チップトークンやブロックトークンなどを使って配置し，相互作⽤やパラメータ変化移動についてカード等を⽤いて記述する ③ ボードゲームを想定して，⾏動や処理の順序，意思決定が必要な箇所とタイミングなどを確認し，ルール化・⼿順化する ④ 組み⽴てたルールと⼿順に従って簡易的なゲームプレイを⾏い，細部を確認・修正していく ① ② ③④

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チュートリアル資料＆テクニック集

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プロトタイピングツールポーン(⼈型)トークンキューブトークン円形トークンダイス板型トークン

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プロトタイピングツールホワイトボードシートマネーチップブランクカードひも

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期待される効果① 「ゲームをつくろう」という形をとることで ⾮専⾨家，実務家，異分野の専⾨家らと協働でモデリングを⾏うことができる  複合的な観点からのモデリング  暗黙知・経験知の活⽤  細分化・具体化されたニーズへの対応 ⾮専⾨家や初学者でもモデリングを⾏うことができる  教育への活⽤  より幅広い分野への応⽤

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期待される効果② アウトプットがゲーム(のプロトタイプ)であることによって 試⾏，確認(おさらい)が的確にできる 別の時間，メンバー，場所においてモデリング結果を再現できる シミュレーションコーディングまたはフローチャート記述等への接続性が⾼い

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提案⼿法の位置づけ① 利害関係者を集めて対話・議論しながら定性モデルを構築するプロセス  グループ・モデル・ビルディング（Vennix1996）  コンパニオン・モデリング（Étienne2014）提案⼿法(GBSP)の特徴  ゲームデザインプロセスに着⽬  ペーパープロトタイピングによって可視化しながら議論

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提案⼿法の位置づけ② ゲーミング・シミュレーション GBSP  総説記事︓⽯⽥2007  実践例︓Bousquet2002, ⿃居2004  MAゲーミング(菱⼭2014)  ゲームのロールプレイ性に着⽬  ゲームの⼿続き的な側⾯に着⽬  ステークホルダはゲームプレイヤとして参加  ステークホルダはゲームの作り⼿として参加  ステークホルダが参加する前の段階で，ルールやメカニクスが構築されている  ステークホルダと⼀緒にルールやメカニクスを構築 →⽬的設定や課題抽出の段階から協働が可能に

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⾃⼰紹介とキッカケ ⽬的とアプローチ 提案⼿法「GBSP」 実践例︓研究＆教育＆対話 紹介しきれなかったこと 今後の展望

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ABMを伴う研究活動での実践例 ①学際研究のチームビルディング（⿃取⼤学産学連携部⾨前波教授との協⼒） ②⽣態系サービスと環境税の設計（⻑崎⼤学環境科学部太⽥准教授との協⼒） ③協働学習おける情報交換プロセス（⿃取⼤学教育センター桐⼭准教授との協⼒）

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実践例① 学際研究チームの形成

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実践例① 学際研究チームの形成

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実践例① 学際研究チームの形成部局研究課題研究者 CD

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実践例② ⽣態系サービスと環境税

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実践例② ⽣態系サービスと環境税上流域(⽣態系) 下流域(受益者居住地)

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実践例③ 協働学習における情報交換

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実践例③ 協働学習における情報交換表現空間(近いほどレポート内容を理解しやすい) 学習者の情報交換ネットワーク

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教育・対話における実践例 ④教養教育での活⽤︓初学者によるABM ⑤⿃取駅周辺将来ビジョンに関する議論（⿃取市中⼼市街地活性化協議会との協⼒） ⑥新規ビジネスモデル構築に関する議論（株式会社中海テレビ放送との協⼒）

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実践例④ 教育での活⽤教養ゼミ「現代社会をシミュレーションする」  対象︓全学共通，１〜２年⽣  単位数︓90分 × 16コマ，２単位  受講⽣グループがABM/MASに取り組むPBL形式

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授業の流れ Week Activities 1 ガイダンス 2 議論①︓複雑系とは何か︖ 3 artisocチュートリアル① 4 議論②︓様々な創発現象 5 artisocチュートリアル② 6 議論③︓MASの意義 7 artisocチュートリアル③ 8 テーマ設定 9~15 グループ活動によるMAS構築 16 プレゼンテーションここに GBSP

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授業の様⼦(1) アイデア出し（ブレスト）アイデアスケッチ ■どんな社会現象をモデリングしてみたいか︖

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授業の様⼦(2)

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授業の様⼦(3)

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受講⽣によるMASの例林業遊園地の⾏列サークルの勧誘

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GBSP導⼊による効果  曖昧な議論とモデル記述  場合分けの漏れ  相互作⽤に⽬が向かない  フローチャートの記述に⼿こずる  コーディングをはじめてからの⼿戻り H25, H26の授業 H28, H29の授業 (with GBSP)  GBSPで確認しながら  場合分け漏れ少なく  相互作⽤を意識  フローチャートの記述がスムーズに  コーディング段階からの⼿戻り少なく

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GBSP not only for ABM  社会現象，サービス，組織など，様々な状況を可視化しながら議論できる  素早く状況をプロトタイピングできるので，修正・仮定・分岐・フィードバックを⾏いやすい  ゲームとして構築することで再現，伝達，試⾏，モデル化を容易にする

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＜第１回＞何について議論するか︖ ＜第２回＞現状の状況や課題はどうか︖ ＜第３回＞将来はどうあるべきか︖ 実践例⑤ 議論，合意形成のツールとして ⿃取駅周辺地域活性化に関する議論に導⼊ ⾏政，鉄道会社，駅ビルオーナー，周辺企業，周辺住⺠など，多様なステークホルダが参加 GBSPを使って可視化しながら議論

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第２回の議論結果を整理したもの＝第３回の開始時のモデル

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実践例⑥ ビジネスモデルの理解・議論 株式会社中海テレビおよび関連会社の社員が参加 現状の電⼒⼩売事業の全体像理解と，新規ビジネスのアイデア出しにGBSPを活⽤ ワークショップの成果を経営層に説明する際もGBSP

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⾃⼰紹介とキッカケ ⽬的とアプローチ 提案⼿法「GBSP」 実践例︓研究＆教育＆対話 紹介しきれなかったこと 今後の展望

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紹介しきれなかったこと GBSPの詳細な⼿順 チュートリアル，テクニック集 GBSPの結果として得られたモデルの詳細 GBSPの次のステップ その他の実践事例 有効性評価の試み 研究発表実績 etc...

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http://m-miura.jp/gbsp

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今後の展望  有効性の評価  誰でもGBSPができるようにする  GBSPからシミュレーション構築までの⼿順をプロトコル化（GBSP2MASダイアグラムを開発中）  応⽤先の開拓と実践例の積み上げ