けだるい午後の木洩れ陽

アリがエサを求めて行列を成す AI (HTML5 Canvas)

概要

　アリがエサを求めて彷徨うシミュレーションを作ってみました。HTML5 Canvas 2D + JavaScript による簡単な AI の実装例です。

　巣穴から這い出したアリは、フィールド上をエサを探し求めて歩き回ります。エサを発見したアリはエサを巣穴に持ち帰ります。巣穴とエサとの間に行列が形成される様子をプログラムで演出・再現しています。

プログラム

　HTML5 Canvas 2D + JavaScript に対応するブラウザー（※）で実行できます。

　下の画面をクリックで開始・一時停止します。

※Microsoft Internet Explorer 9、Mozilla Firefox、Google Chrome、Opera など。

※たまに帰り道が分からなくなったりしますが、そこはご愛敬です。

ソースコード

• antlion.html
• toybox.js
• antlion.js

アルゴリズムの詳細

　現実世界のアリは、エサを発見すると足跡物質（誘導フェロモン）を地表に放出しながら歩くそうです。他の個体は足跡の濃度の高い方へと誘導されます。足跡は時間経過に伴い揮発してゆきますが、多数の個体が集団で同じルートを辿り足跡を上書きすることで濃度が維持・強化され、次第に巣穴とエサを結ぶ最短経路が構築されます。

　このプログラムでは、このようなアリの性質をほんの一部だけ模倣して、行列の形成を目指します。

• 巣穴とエサを結ぶルート、行列を再現したい。
• ただし、個々のアリの能力や記憶容量は限定する方針で。（巣穴やエサの座標、ルートを個別に記憶するのではない。）

• アリは限定された視界を持つ。（半径 32 px 程度の円。）視界外は見えない。
• アリは進行方向を持つ。定期的に進路をランダムに変更する。
• エサを探索中のアリは足跡物質Ａ（巣穴に誘導）を落としながら歩く。
• 巣穴に帰還中のアリは足跡物質Ｂ（エサに誘導）を落としながら歩く。
• アリは付近の足跡物質の方向に誘導される。

• 足跡物質は時間経過で揮発、消滅する。

　二次元平面上で複数のエージェントを移動させるプログラムを書くことができれば、特に難しい点はないでしょう。

　それぞれの足跡物質には「巣穴・エサからの経過時間」の情報を付加しています。これにより短時間で経路を最適化できます。本来は濃度による誘導作用を実装したいところですが、今回は厳密な生態シミュレーションが目的ではないので、多少の「ズル」をしています。

　アリ同士では直接の情報の交換はありません。たとえば、「前の個体に付いて行く」などといった行動によって行列を再現しようとすると、プログラムはより複雑になります。単純なウェイポイントの設置だけで、あたかも行列（集団の意思）を成しているかのように見えるところがポイントです。

　それぞれの個体（エージェント）の機能や仕組みは単純でも、それが集団として働くと複雑な構造を実現する。このような現象を「創発」と呼ぶそうです。とても興味深いですね！

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