JP2022187779A - マルチエージェントシミュレーションシステム及びマルチエージェントシミュレーション方法 - Google Patents

マルチエージェントシミュレーションシステム及びマルチエージェントシミュレーション方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2022187779000001
【課題】様々なサービスの提供と利用が行われる世界を複数のエージェントを用いてシミュレーションすることができるマルチエージェントシミュレーション（ＭＡＳ）システムを提供する。
【解決手段】ＭAＳシステム１００は、対象世界で利用される複数のサービスを提供するサービスシステム毎に設けられた複数のバックエンドサーバ４００と、複数のエージェントのエージェント毎に設けられた複数のエージェントシミュレータ２００とを備える。複数のエージェントシミュレータ２００は、第１メッセージの交換によってエージェント同士を相互作用させながら各エージェントの状態をシミュレーションする。複数のバックエンドサーバ４００と複数のエージェントシミュレータ２００とは、第１メッセージと種類の異なる第２メッセージの交換によって、複数のサービスを同時にシミュレーションする。
【選択図】図１

Description

本開示は、相互作用する複数のエージェントを用いて対象世界をシミュレーションするマルチエージェントシミュレーションシステム及びマルチエージェントシミュレーション方法に関する。
相互作用する複数のエージェントを用いて対象世界をシミュレーションするマルチエージェントシミュレーションが知られている。例えば、特許文献１には、マルチエージェントシミュレーションシステムである人流シミュレーションに関する発明が開示されている。この発明では、エージェントの行動を誘発する情報として、例えば施設の移動を提案する情報や、優先利用券に関する情報、サービス券、割引券、クーポン券に関する情報といった移動の動機付けを与える情報がエージェントに与えられる。
なお、本開示の技術分野における出願時の技術レベルを示す文献としては、上記特許文献１の他にも下記の特許文献２及び特許文献３を例示することができる。
特開２０１９－０２１１４３号公報 特開２０１９－２１２２４５号公報 国際公開第２０１５／１３２８９３号
現実の世界では、様々なサービスが提供され利用されている。しかし、様々なサービスの提供と利用が行われる世界をシミュレーションの対象世界とするマルチエージェントシミュレーションについては、さらなる検討の余地がある。
本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたものである。本開示は、様々なサービスの提供と利用が行われる世界を複数のエージェントを用いてシミュレーションすることができるマルチエージェントシミュレーションシステム及び方法を提供することを目的とする。
本開示は、相互作用する複数のエージェントを用いて対象世界をシミュレーションするマルチエージェントシミュレーションシステムを提供する。本開示のシステムは、対象世界で利用される複数のサービスを提供するサービスシステム毎に設けられた複数のバックエンドサーバと、複数のエージェントのエージェント毎に設けられた複数のエージェントシミュレータとを備える。複数のエージェントシミュレータは、第１メッセージの交換によってエージェント同士を相互作用させながら各エージェントの状態をシミュレーションするようにプログラムされている。また、複数のバックエンドサーバと複数のエージェントシミュレータとは、第１メッセージと種類の異なる第２メッセージの交換によって、複数のサービスを同時にシミュレーションするようにプログラムされている。
複数のエージェントは、複数のサービスを利用する複数の第１エージェントと、複数のサービスの提供に用いられる複数の第２エージェントとを含む。また、複数のエージェントシミュレータは、複数の第１エージェントシミュレータと、複数の第２エージェントシミュレータとを含む。複数の第１エージェントシミュレータは、複数の第１エージェントのそれぞれに設けられ、各第１エージェントの状態をシミュレーションするようにプログラムされている。複数の第２エージェントシミュレータは、複数の第２エージェントのそれぞれに設けられ、各第２エージェントの状態をシミュレーションするようにプログラムされている。
本開示のシステムにおいて、第２メッセージは、複数の第１エージェントシミュレータのそれぞれから送信される、複数の第１エージェントのそれぞれのサービス利用に関する情報を含むメッセージを含む。また、第２メッセージは、複数のバックエンドサーバのそれぞれから送信される、複数の第１エージェントのそれぞれに対するサービス提供状態に関する情報を含むメッセージを含む。また、第２メッセージは、複数の第２エージェントシミュレータのそれぞれから送信される、複数の第２エージェントのそれぞれの動作状態に関する情報を含むメッセージを含む。さらに、第２メッセージは、複数のバックエンドサーバのそれぞれから送信される、複数の第２エージェントのそれぞれに対する動作指示に関する情報を含むメッセージを含む。
本開示のシステムは、複数のエージェントシミュレータと通信し、複数のエージェントシミュレータ間の第１メッセージの送受信を制御するセンターコントローラをさらに備えてもよい。この場合、複数のエージェントシミュレータは、複数のエージェントシミュレータ間でセンターコントローラを介して第１メッセージの交換を行い、複数のバックエンドサーバとはセンターコントローラを介さず直接、第２メッセージの交換を行ってもよい。また、本開示のシステムにおいて、第１エージェントシミュレータは、第１エージェントの複数のサービスのクライアントとしての振る舞いをシミュレーションするクライアントシミュレータを備えてもよい。さらに、本開示のシステムにおいて、複数のバックエンドサーバは、それぞれが提供するサービスを相互に連携させるためのメッセージの交換を行ってもよい。
本開示は、相互作用する複数のエージェントを用いて対象世界をシミュレーションするマルチエージェントシミュレーション方法を提供する。本開示の方法は、対象世界で利用される複数のサービスを提供するサービスシステム毎に設けられた複数のバックエンドサーバと、複数のエージェントのエージェント毎に設けられた複数のエージェントシミュレータとを使用して実施される。本開示の方法は、複数のエージェントシミュレータの間で第１メッセージの交換を行い、第１メッセージの交換によってエージェント同士を相互作用させながら各エージェントの状態をシミュレーションすることを含む。また、本開示の方法は、複数のバックエンドサーバと複数のエージェントシミュレータとの間で第１メッセージと種類の異なる第２メッセージの交換を行い、第２メッセージの交換によって複数のサービスを同時にシミュレーションすることを含む。
複数のエージェントは、複数のサービスを利用する複数の第１エージェントと、複数のサービスの提供に用いられる複数の第２エージェントとを含む。また、複数のエージェントシミュレータは、複数の第１エージェントのそれぞれに設けられた複数の第１エージェントシミュレータと、複数の第２エージェントのそれぞれに設けられた複数の第２エージェントシミュレータとを含む。本開示の方法は、複数の第１エージェントシミュレータに各第１エージェントの状態をシミュレーションさせ、複数の第２エージェントシミュレータに各第２エージェントの状態をシミュレーションさせることを含む。
本開示の方法において、第２メッセージは、複数の第１エージェントシミュレータのそれぞれから送信される、複数の第１エージェントのそれぞれのサービス利用に関する情報を含むメッセージを含む。また、第２メッセージは、複数のバックエンドサーバのそれぞれから送信される、複数の第１エージェントのそれぞれに対するサービス提供状態に関する情報を含むメッセージを含む。また、第２メッセージは、複数の第２エージェントシミュレータのそれぞれから送信される、複数の第２エージェントのそれぞれの動作状態に関する情報を含むメッセージを含む。さらに、第２メッセージは、複数のバックエンドサーバのそれぞれから送信される、複数の第２エージェントのそれぞれに対する動作指示に関する情報を含むメッセージを含む。
本開示の方法において、複数のエージェントシミュレータの間では、複数のエージェントシミュレータと通信するセンターコントローラを介して第１メッセージの交換を行わせてもよい。複数のエージェントシミュレータと複数のバックエンドサーバとは、センターコントローラを介さず直接、第２メッセージの交換を行わせてもよい。また、本開示の方法において、第１エージェントシミュレータに設けられたクライアントシミュレータに、第１エージェントの複数のサービスのクライアントとしての振る舞いをシミュレーションさせてもよい。さらに、本開示の方法において、複数のバックエンドサーバに、それぞれが提供するサービスを相互に連携させるためのメッセージの交換を行わせてもよい。
本開示のマルチエージェントシミュレーションシステム及び方法では、シミュレーションの対象世界で利用されるサービスを提供するサービスシステムのバックエンドサーバがそのまま使用される。複数のバックエンドサーバは、複数のエージェントシミュレータと、複数のエージェントシミュレータ間で各エージェントの状態のシミュレーションに用いられる第１メッセージとは種類の異なる第２メッセージを交換する。本開示のマルチエージェントシミュレーションシステム及び方法によれば、複数のバックエンドサーバと複数のエージェントシミュレータとの間での第２メッセージの交換によって、対象世界で提供され利用されている複数のサービスを同時にシミュレーションすることができる。
本開示の実施形態に係るマルチエージェントシミュレーションシステムの概要を示す図である。 本開示の実施形態に係るマルチエージェントシミュレーションシステムの概要を示す図である。 本開示の実施形態に係るマルチエージェントシミュレーションシステムの構成を示すブロック図である。 本開示の実施形態に係る歩行者エージェント用のエージェントシミュレータの構成と情報の流れを示すブロック図である。 本開示の実施形態に係る自律移動体エージェント用のエージェントシミュレータの構成と情報の流れを示すブロック図である。 本開示の実施形態に係るＶＲ歩行者エージェント用のエージェントシミュレータの構成と情報の流れを示すブロック図である。 本開示の実施形態に係る路側センサエージェント用のエージェントシミュレータの構成と情報の流れを示すブロック図である。 本開示の実施形態に係るマルチエージェントシミュレーションシステムによるシミュレーション結果の集約と評価のための構成を示すブロック図である。 本開示の実施形態に係るマルチエージェントシミュレーションシステムの物理構成の例を示す図である。
以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。ただし、以下に示す実施形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、本開示に係る思想が限定されるものではない。また、以下に示す実施形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、本開示に係る思想に必ずしも必須のものではない。
１．マルチエージェントシミュレーションシステムの概要
図１及び図２を用いて、本開示の実施形態に係るマルチエージェントシミュレーションシステムの概要を説明する。以下、マルチエージェントシミュレーションシステムをＭＡＳシステムと省略して表記する。
１－１．ＭＡＳシステムの構成及び機能の概略
図１は、本実施形態のＭＡＳシステム１００の概略構成を示す。ＭＡＳシステム１００は、複数のエージェントを４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄを相互作用させることによって、シミュレーションの対象である世界（シミュレーション対象世界）２をシミュレーションする。本開示のＭＡＳシステムによるシミュレーション対象世界には限定はない。ただし、本実施形態のＭＡＳシステム１００は、人が自律移動する移動体、例えば、ロボットや車両と共存し、自律移動する移動体を用いた様々なサービスの提供を受けることができる世界をシミュレーション対象世界２としている。シミュレーション対象世界２において提供されるサービスとしては、例えば、自律運転車両を用いたオンデマンドバスや定期運行型バスなどのモビリティサービスや、自律移動型のロボットを用いて荷物を配送する物流サービスを挙げることができる。
シミュレーション対象世界２は、多数且つ多種類のエージェントによって構成されている。シミュレーション対象世界２を構成するエージェントには、移動物体を表すエージェントと、定置物体を表すエージェントとが含まれる。エージェントとして表される移動物体としては、歩行者、ロボット、低速モビリティ、車両、実在の人がＶＲシステムを用いて参加する歩行者、エレベータ等が例示される。エージェントとして表される定置物体としては、カメラを含むセンサや自動ドア等が例示される。
ただし、図１においては、説明を分かりやすくするため、シミュレーション対象世界２には３つのエージェント４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄのみが表されている。このうちエージェント４Ａ，４Ｂは歩行者を表し、エージェント４Ｃは物流ロボットを表し、エージェント４Ｄは自動運転バスを表している。以下、エージェント４Ａ，４Ｂを歩行者エージェント４Ａ，４Ｂと呼び、エージェント４Ｃを物流ロボットエージェント４Ｃと呼び、エージェント４Ｄを自動運転バスエージェント４Ｄと呼ぶ場合がある。また、以下では、仮想の世界であるシミュレーション対象世界２を実世界と区別して仮想世界２と呼ぶ。
ＭＡＳシステム１００は、複数のエージェントシミュレータ２００を備える。エージェントシミュレータ２００は、エージェント４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ毎に設けられている。以下、各エージェントシミュレータ２００を区別する場合、歩行者エージェント４Ａの状態をシミュレーションするエージェントシミュレータ２００をエージェントシミュレータＡと表記する。同様に、エージェント４Ｂ，４Ｃ，４Ｄの状態をシミュレーションするエージェントシミュレータ２００をエージェントシミュレータＢ，Ｃ，Ｄと表記する。各エージェントシミュレータ２００は対象とするエージェントの種類に応じた構成の違いを有している。エージェントの種類別のエージェントシミュレータ２００の構成については追って詳述する。
エージェントシミュレータ２００は、メッセージの交換によってエージェント同士を相互作用させながら各エージェントの状態をシミュレーションする。エージェントシミュレータ２００間で交換されるメッセージは、エージェントの仮想世界２内での位置・移動に関する情報（移動情報）を含む。移動情報は、エージェントの位置・移動に関する現状および将来計画に関する情報を含む。現状に関する情報とは、例えば、現在時刻における位置、方向、速度、加速度である。将来計画に関する情報とは、例えば、将来時刻における位置と、方向と、速度と、加速度のリストである。以下、エージェントシミュレータ２００間で交換されるエージェントの位置・移動に関するメッセージを移動メッセージと称する。
エージェントシミュレータ２００は、シミュレーションの対象である対象エージェント（自エージェント）の状態を周囲エージェントの状態に基づいて演算する。周囲エージェントは、自エージェントの周囲に存在し、自エージェントと相互作用する相互作用エージェントである。そして、周囲エージェントの状態を表す情報が移動メッセージである。各エージェントシミュレータ２００は、他のエージェントシミュレータ２００と移動メッセージを交換しあうことで、周囲エージェントの状態を把握することができる。
ＭＡＳシステム１００は、エージェントシミュレータ２００と通信するセンターコントローラ３００を備える。ＭＡＳシステム１００では、エージェントシミュレータ２００間の移動メッセージの交換は、センターコントローラ３００を介して行われる。エージェントシミュレータ２００とセンターコントローラ３００との間において実線で示される情報の流れは移動メッセージの流れを示している。
図１に示す例では、エージェントシミュレータＡから出力された移動メッセージはセンターコントローラ３００が受信する。そして、センターコントローラ３００は、エージェントシミュレータＢ，Ｃ，Ｄに対してエージェントシミュレータＡの移動メッセージを送信する。同様に、エージェントシミュレータＢの移動メッセージは、センターコントローラ３００によってエージェントシミュレータＡ，Ｃ，Ｄに送信される。また、エージェントシミュレータＣの移動メッセージは、センターコントローラ３００によってエージェントシミュレータＡ，Ｂ，Ｄに送信され、エージェントシミュレータＤの移動メッセージは、センターコントローラ３００によってエージェントシミュレータＡ，Ｂ，Ｃに送信される。
ＭＡＳシステム１００は、仮想世界２で提供されるサービスをシミュレーションすることができる。ＭＡＳシステム１００でシミュレーションされるサービスとしては、例えば、自律運転車両を用いたオンデマンドバスや定期運行型バスなどのモビリティサービスや、自律移動型のロボットを用いて荷物を配送する配送サービスを挙げることができる。また、ＭＡＳシステム１００でシミュレーションされるサービスは、典型的には、ユーザがユーザ端末においてサービスアプリを操作することによって利用可能となるサービスである。
図１に示す例では、自動運転バスエージェント４Ｄを用いたオンデマンドバスサービスが歩行者エージェント４Ａに対して提供されている。オンデマンドバスサービスでは、歩行者エージェント４Ａがサービスアプリの操作により指定した乗車ポイントで自動運転バスエージェント４Ｄを停車させ、歩行者エージェント４Ａを自動運転バスエージェント４Ｄに乗車させることが行われる。そして、歩行者エージェント４Ａがサービスアプリの操作により指定した降車ポイント６で自動運転バスエージェント４Ｄを停車させ、自動運転バスエージェント４Ｄから歩行者エージェント４Ａを降車させることが行われる。
また、図１に示す例では、物流ロボットエージェント４Ｃを用いた配送サービスも歩行者エージェント４Ａに対して提供されている。配送サービスでは、歩行者エージェント４Ａが自動運転バスエージェント４Ｄから降車する降車ポイント６で予め物流ロボットエージェント４Ｃを待機させることが行われる。そして、自動運転バスエージェント４Ｄが降車ポイント６に到着したら歩行者エージェント４Ａから物流ロボットエージェント４Ｃへ荷物を受けとり、受け取った荷物を物流ロボットエージェント４Ｃにより自宅まで配送することが行われる。
なお、図１に示す例では、歩行者エージェント４Ｂはただの歩行者である。しかし、歩行者エージェント４Ｂが歩きながらユーザ端末を使ってピザを注文し、自分が今歩いている場所まで別の物流ロボットエージェントによりピザを配送してもらうという配送サービスが提供されてもよい。また、仮想世界２では、自律移動する移動体を用いたサービス以外にも、チケットの販売や車両の充電等の実世界と同様のサービスが提供されてもよい。
仮想世界２におけるサービスの提供はサービスシステム用のバックエンドサーバ４００によって行われる。ＭＡＳシステム１００は、サービスシステム毎にバックエンドサーバ４００を備える。バックエンドサーバ４００は、現実世界のサービスシステムにおいて実際に用いられるものと同じバックエンドサーバである。
また、ＭＡＳシステム１００は異なるサービスシステム用の複数のバックエンドサーバ４００を備えている。図１に示す例では、オンデマンドバスサービスを提供するためのバックエンドサーバ４００と、配送サービスを提供するためのバックエンドサーバ４００とが備えられる。これにより、仮想世界２において同時に複数種類のサービスをシミュレーションすることができる。以下、各バックエンドサーバ４００を区別する場合、オンデマンドバスサービスを提供するサービスシステム用のバックエンドサーバ４００をバックエンドサーバＸと表記する。また、配送サービスを提供するサービスシステム用のバックエンドサーバ４００をバックエンドサーバＹと表記する。
ＭＡＳシステム１００によるサービスのシミュレーションは、バックエンドサーバ４００とエージェントシミュレータ２００との間でのサービスメッセージの交換によって行われる。エージェントシミュレータ２００とバックエンドサーバ４００との間において点線で示される情報の流れはサービスメッセージの流れを示している。各バックエンドサーバ４００は、サービスの提供に関係するエージェントシミュレータ２００との間でサービスメッセージを交換する。図１に示す例では、バックエンドサーバＸは、エージェントシミュレータＡ，Ｄとの間でサービスメッセージを交換し、バックエンドサーバＹは、エージェントシミュレータＡ，Ｃとの間でサービスメッセージを交換する。
交換されるサービスメッセージの内容は、エージェントシミュレータ２００が担当するエージェントの種類によって異なる。エージェントシミュレータＡが担当する歩行者エージェント４Ａは、バックエンドサーバＸ，Ｙを用いる各サービスシステムから提供されるサービスを利用するエージェントである。バックエンドサーバＸ，Ｙは、サービス利用情報を含むサービスメッセージをエージェントシミュレータＡから受信する。サービス利用情報とは、ユーザのサービスシステムの利用に関する現状および将来計画に関する情報であり、現在の利用状態とアプリ操作による入力情報を含む。また、バックエンドサーバＸ，Ｙは、サービス提供状態情報を含むサービスメッセージをエージェントシミュレータＡに送信する。サービス提供状態情報とは、サービスシステムにおけるユーザの状態に関する情報であり、ユーザ端末のサービスアプリを通じて提供される情報である。
エージェントシミュレータＤが担当する自動運転バスエージェント４Ｄは、バックエンドサーバＸを用いるサービスシステムによってサービスの提供に用いられるエージェントである。エージェントシミュレータＣが担当する物流ロボットエージェント４Ｃは、バックエンドサーバＹを用いるサービスシステムによってサービスの提供に用いられるエージェントである。バックエンドサーバＸ，Ｙは、動作状態情報を含むサービスメッセージをエージェントシミュレータＣ，Ｄから受信する。動作状態情報とは、物流ロボットや自動運転バスの現状および将来計画に関する情報である。現状に関する情報とは、例えば、搭載センサのステータス、測定データ、搭載アクチュエータのステータス、行動決定に関するステータスである。将来計画に関する情報とは、例えば、将来時刻と、アクチュエータのステータスと、行動決定に関するステータスのリストである。また、バックエンドサーバＸ，Ｙは、動作指示情報を含むサービスメッセージをエージェントシミュレータＣ，Ｄに送信する。動作指示情報は、物流ロボットや自動運転バスを用いてサービスを提供するための将来計画の全部或いは一部を含む情報である。例えば、物流ロボットや自動運転バスが移動すべき目標地点や経路は動作指示情報に含まれる。
ＭＡＳシステム１００では、複数のバックエンドサーバ４００間でそれぞれの取り決めのもとでサービスメッセージの交換を行う。このとき交換されるサービスメッセージには、例えば、それぞれのサービスにおけるユーザの利用状態やサービスの提供状況が含まれる。複数のバックエンドサーバ４００間でサービスメッセージを交換することによって、仮想世界２において提供されるサービスを互いに連携させることができる。
図１に示す例では、バックエンドサーバＸとバックエンドサーバＹとの間でサービスメッセージの交換が行われる。オンデマンドバスサービスと配送サービスとを連携させることで、例えば、歩行者エージェント４Ａが自動運転バスエージェント４Ｄから降車する降車ポイント６で物流ロボットエージェント４Ｃを待機させておくことができる。また、渋滞などにより自動運転バスエージェント４Ｄが遅れる場合や、歩行者エージェント４Ａが予定していた自動運転バスエージェント４Ｄに乗り遅れる場合がある。そのような場合には、バックエンドサーバＸ，Ｙ間でサービスメッセージを交換することにより、物流ロボットエージェント４Ｃを降車ポイント６に向かわせる時間を歩行者エージェント４Ａの予測到着時間に合わせることができる。
１－２．ＭＡＳシステムにおけるサービスメッセージの具体例
図２は、図１に示す仮想世界２において交換されるサービスメッセージの具体例を示す。図２において実線は移動メッセージの流れを示し、点線はサービスメッセージの流れを示している。
図２に示すエージェントシミュレータ２００は、エージェントシミュレータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに加えてエージェントシミュレータＥ，Ｆを含む。エージェントシミュレータＥが担当するエージェントは固定カメラである。エージェントシミュレータＦが担当するエージェントは自動ドアである。仮想世界２に存在するエージェントには、固定カメラを含む路側センサや自動ドアのような定置物体が含まれる。
以下、各サービスにおけるサービスメッセージの内容の具体例について説明する。
オンデマンドバスサービスでは、エージェントシミュレータＡとバックエンドサーバＸとの間では、ユーザ端末のサービスアプリによるサービスの依頼と、それに対するバックエンドサーバＸからの応答とが行われる。そして、エージェントシミュレータＤとバックエンドサーバＸとの間では、バックエンドサーバＸからエージェントシミュレータＤに乗客のＩＤ、乗車ポイント、降車ポイント、及び経路の指示が行われる。その後、バックエンドサーバＸによる状態監視を含む自動運転バスエージェント４Ｄの管制が行われる。
配送サービスでは、エージェントシミュレータＡとバックエンドサーバＹとの間では、ユーザ端末のサービスアプリによるサービスの依頼と、それに対するバックエンドサーバＹからの応答とが行われる。そして、エージェントシミュレータＣとバックエンドサーバＹとの間では、バックエンドサーバＹからエージェントシミュレータＣに物流ロボットエージェント４Ｃに対する動作指示が送られる。その後、バックエンドサーバＹによる状態監視を含む物流ロボットエージェント４Ｃの管制が行われる。また、バックエンドサーバＹは、エージェントシミュレータＦに対して物流ロボットエージェント４Ｃの通行のための自動ドアの開扉を指示する。さらに、バックエンドサーバＹは、仮想世界２における物流ロボットエージェント４Ｃの位置情報の計算に必要な固定カメラの画像情報をエージェントシミュレータＥから入手する。なお、エージェントシミュレータＥには、画像情報を生成するために必要な周囲エージェントの位置情報がセンターコントローラ３００から送られる。
２．ＭＡＳシステムの全体構成と情報の流れ
以下、ＭＡＳシステム１００の全体構成と情報の流れについて図３を用いて説明する。図３に示すように、ＭＡＳシステム１００は、複数のエージェントシミュレータ２００と、１つのセンターコントローラ３００と、複数のサービスシステム用のバックエンドサーバ４００とを備えている。詳細については後述するが、これらは複数のコンピュータに分散して設けられる。つまり、ＭＡＳシステム１００は、複数のコンピュータによる並列分散処理を前提とするシステムである。
センターコントローラ３００は、その機能として、移動メッセージディスパッチャ３１０と、シミュレーションコンダクタ３２０とを備える。センターコントローラ３００は、コンピュータにインストールされたアプリケーションソフトウェアである。移動メッセージディスパッチャ３１０とシミュレーションコンダクタ３２０とは、アプリケーションソフトウェアを構成するプログラムである。センターコントローラ３００は、１又は複数のエージェントシミュレータ２００とハードウェアであるコンピュータを共用することもできるが、好ましくは、１つのコンピュータを専用する。
移動メッセージディスパッチャ３１０は、エージェントシミュレータ２００間の移動メッセージの送受信を中継する。エージェントシミュレータ２００と移動メッセージディスパッチャ３１０との間において実線で示される情報の流れは移動メッセージの流れを示している。センターコントローラ３００が備える上述の移動メッセージの交換機能は、移動メッセージディスパッチャ３１０が担っている。移動メッセージディスパッチャ３１０は、ＭＡＳシステム１００を構成する全てのエージェントシミュレータ２００との間で通信を行う。
シミュレーションコンダクタ３２０は、エージェントシミュレータ２００との間でのシミュレーション制御メッセージの交換によってエージェントシミュレータ２００によるシミュレーションを制御する。エージェントシミュレータ２００とシミュレーションコンダクタ３２０との間において破線で示される情報の流れはシミュレーション制御メッセージの流れである。シミュレーションコンダクタ３２０は、ＭＡＳシステム１００を構成する全てのエージェントシミュレータ２００との間で通信を行い、シミュレーション制御メッセージを交換する。移動メッセージが移動メッセージディスパッチャ３１０を介して複数のエージェントシミュレータ２００間で交換されるのと異なり、シミュレーション制御メッセージは、シミュレーションコンダクタ３２０と個々のエージェントシミュレータ２００との間で個別に交換される。シミュレーション制御メッセージの交換により、例えば、シミュレーション速度、シミュレーションの停止、シミュレーションの休止、シミュレーションの再開、及びシミュレーションの時間粒度が制御される。シミュレーション速度は、ＭＡＳシステム１００全体として制御されるのに対し、シミュレーションの停止、シミュレーションの休止、シミュレーションの再開、及びシミュレーションの時間粒度は、エージェントシミュレータ２００毎に制御される。
バックエンドサーバ４００は、現実世界のサービスシステムにおいて実際に用いられるものと同じバックエンドサーバである。ＭＡＳシステム１００は異なるサービスシステム用の複数のバックエンドサーバ４００を備える。サービスのシミュレーションは、バックエンドサーバ４００とエージェントシミュレータ２００との間でのサービスメッセージの交換によって行われる。ただし、移動メッセージとは異なり、サービスメッセージの交換はセンターコントローラ３００を介さずに直接行われる。エージェントシミュレータ２００とバックエンドサーバ４００との間、及びバックエンドサーバ４００間において点線で示される情報の流れはサービスメッセージの流れを示している。
ＭＡＳシステム１００では、複数のバックエンドサーバ４００と複数のエージェントシミュレータ２００との間でのサービスメッセージの交換によって、現実世界で提供され利用されている複数のサービスが同時にシミュレーションされる。さらに、サービスメッセージの交換はセンターコントローラ３００を介さずに直接行われるので、各バックエンドサーバ４００のそれぞれの処理能力はシミュレーションにそのまま反映される。これにより、複数のサービスシステムにより提供されるサービスを同時に高精度にシミュレーションすることができる。
エージェントシミュレータ２００は、担当するエージェントの種類に応じて複数の種類が存在する。例えば、歩行者エージェント用のエージェントシミュレータ２０１、自律ロボット／車両エージェント用のエージェントシミュレータ２０２、ＶＲ歩行者エージェント用のエージェントシミュレータ２０３、及び路側センサエージェント用のエージェントシミュレータ２０４が存在する。以下、エージェントシミュレータ２００とは、これら複数種類のエージェントシミュレータ２０１，２０２，２０３，２０４の総称とする。
エージェントシミュレータ２００は、その機能として、送受信コントローラ２１０、３Ｄ物理エンジン２２０、サービスシステムクライアントシミュレータ２３０、及びシミュレータコア２４０を備える。エージェントシミュレータ２００は、コンピュータにインストールされたアプリケーションソフトウェアである。送受信コントローラ２１０、３Ｄ物理エンジン２２０、サービスシステムクライアントシミュレータ２３０、及びシミュレータコア２４０は、アプリケーションソフトウェアを構成するプログラムである。これらの機能は、エージェントシミュレータ２０１，２０２，２０３，２０４の間で異なっている。ここでは、エージェントシミュレータ２０１，２０２，２０３，２０４間で概ね共通する機能について説明し、それぞれのエージェントシミュレータ２０１，２０２，２０３，２０４の機能の詳細については後述する。
送受信コントローラ２１０は、エージェントシミュレータ２００と他のプログラムとの間のインタフェースである。送受信コントローラ２１０は、移動メッセージディスパッチャ３１０からの移動メッセージの受信と、移動メッセージディスパッチャ３１０への移動メッセージの送信とを行う。ただし、エージェントシミュレータ２０４においては、移動メッセージの受信のみが行われる。送受信コントローラ２１０は、シミュレーションコンダクタ３２０からのシミュレーション制御メッセージの受信と、シミュレーションコンダクタ３２０へのシミュレーション制御メッセージの送信とを行う。また、送受信コントローラ２１０は、バックエンドサーバ４００からのサービスメッセージの受信と、バックエンドサーバ４００へのサービスメッセージの送信とを行う。ただし、エージェントシミュレータ２０４においては、サービスメッセージの送信のみが行われる。
３Ｄ物理エンジン２２０は、他のエージェントシミュレータ２００から受信した移動メッセージに基づいて３次元空間における周囲エージェントの現在の状態を推定する。図３を用いて説明した周囲エージェントの過去の状態に基づく現在の状態の推定は、３Ｄ物理エンジン２２０によって行われる。３Ｄ物理エンジン２２０は、周囲エージェントの現在の状態に基づいて自エージェントからの観測で得られる周辺情報を生成する。また、３Ｄ物理エンジン２２０は、後述するシミュレータコア２４０によるシミュレーション結果に基づいて３次元空間における自エージェントの状態を更新し、自エージェントの状態を表した移動メッセージを生成する。ただし、エージェントシミュレータ２０４においては、担当するエージェントは不動であるために自エージェントの状態の更新と移動メッセージの生成とは行われない。
サービスシステムクライアントシミュレータ２３０は、バックエンドサーバ４００に係るサービスシステムのクライアントとしての自エージェントの振る舞いをシミュレーションする。送受信コントローラ２１０で受信されたサービスメッセージは、サービスシステムクライアントシミュレータ２３０に入力される。そして、サービスシステムクライアントシミュレータ２３０で生成されたサービスメッセージが送受信コントローラ２１０から送信される。ただし、エージェントシミュレータ２０４においては、サービスメッセージの生成のみが行われる。
シミュレータコア２４０は、次のタイムステップにおける自エージェントの状態をシミュレーションする。自エージェントの状態を算出するタイムステップの時間間隔が上述の時間粒度である。シミュレータコア２４０におけるシミュレーションの内容は、エージェントシミュレータ２００の種類毎に異なる。なお、エージェントシミュレータ２０４は、担当するエージェントが不動であり自エージェントの状態のシミュレーションは不要であるため、シミュレータコア２４０を有していない。
３．エージェントシミュレータの詳細な構成と情報の流れ
次に、ＭＡＳシステム１００を構成する各種類のエージェントシミュレータ２０１，２０２，２０３，２０４の詳細な構成と情報の流れについて図４乃至図７を用いて説明する。なお、図４乃至図７において、実線で示すブロック間の情報の流れは移動メッセージの流れを示している。また、点線で示すブロック間の情報の流れはサービスメッセージの流れを示している。そして、破線で示すブロック間の情報の流れはシミュレーション制御メッセージの流れを示している。
３－１．歩行者エージェント用エージェントシミュレータ
図４は、歩行者エージェント用のエージェントシミュレータ２０１の構成と情報の流れを示すブロック図である。以下、歩行者エージェント用のエージェントシミュレータ２０１の全体構成と各部の詳細、及びエージェントシミュレータ２０１における情報の流れについて説明する。
３－１－１．歩行者エージェント用エージェントシミュレータの全体構成
エージェントシミュレータ２０１は、その機能として、送受信コントローラ２１１、３Ｄ物理エンジン２２１、サービスシステムクライアントシミュレータ２３１、及びシミュレータコア２４１を備える。これらの機能は、概念として、それぞれ送受信コントローラ２１０、３Ｄ物理エンジン２２０、サービスシステムクライアントシミュレータ２３０、及びシミュレータコア２４０に含まれる。
送受信コントローラ２１１は、各種メッセージを受信する機能として、移動メッセージ受信部２１１ａ、サービスメッセージ受信部２１１ｂ、及びコントロールメッセージ受信部２１１ｃを備える。また、送受信コントローラ２１１は、各種メッセージを送信する機能として、移動メッセージ送信部２１１ｄ、サービスメッセージ送信部２１１ｅ、及びコントロールメッセージ送信部２１１ｆを備える。さらに、送受信コントローラ２１１は、剰余時間率算出部２１１ｇとシミュレーション動作制御部２１１ｈとを備える。送受信コントローラ２１１を構成する各部２１１ａ～２１１ｈは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
３Ｄ物理エンジン２２１は、その機能として、周囲エージェント状態更新部２２１ａ、視覚情報生成部２２１ｂ、及び自エージェント状態更新部２２１ｃを備える。３Ｄ物理エンジン２２１を構成する各部２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
サービスシステムクライアントシミュレータ２３１は、その機能として、サービス提供状態情報処理部２３１ａとサービス利用情報生成部２３１ｂとを備える。サービスシステムクライアントシミュレータ２３１を構成する各部２３１ａ，２３１ｂは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
シミュレータコア２４１は、その機能として、全体移動方針決定部２４１ａ、行動決定部２４１ｂ、次タイムステップ状態算出部２４１ｄ、サービス利用行動決定部２４１ｅ、及び速度調整部２４１ｇを備える。シミュレータコア２４１を構成する各部２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｄ，２４１ｆ，２４１ｇは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
３－１－２．送受信コントローラの詳細
送受信コントローラ２１１において、移動メッセージ受信部２１１ａは、移動メッセージディスパッチャ３１０から移動メッセージを受信する。移動メッセージ受信部２１１ａは、受信した移動メッセージを３Ｄ物理エンジン２２１の周囲エージェント状態更新部２２１ａに出力する。また、移動メッセージ受信部２１１ａは、移動メッセージを受信した時刻を含む情報を剰余時間率算出部２１１ｇに出力する。
サービスメッセージ受信部２１１ｂは、バックエンドサーバ４００からサービスメッセージを受信する。サービスメッセージ受信部２１１ｂは、受信したサービスメッセージをサービスシステムクライアントシミュレータ２３１のサービス提供状態情報処理部２３１ａに出力する。
コントロールメッセージ受信部２１１ｃは、シミュレーションコンダクタ３２０からシミュレーション制御メッセージを受信する。コントロールメッセージ受信部２１１ｃは、受信したミュレーション制御メッセージをシミュレーション動作制御部２１１ｈに出力する。
移動メッセージ送信部２１１ｄは、３Ｄ物理エンジン２２１の自エージェント状態更新部２２１ｃから自エージェントの現在の状態を含む移動メッセージを取得する。移動メッセージ送信部２１１ｄは、取得した移動メッセージを移動メッセージディスパッチャ３１０に送信する。また、移動メッセージ送信部２１１ｄは、移動メッセージの送信完了時刻を含む情報を剰余時間率算出部２１１ｇに送信する。
サービスメッセージ送信部２１１ｅは、サービスシステムクライアントシミュレータ２３１のサービス利用情報生成部２３１ｂからサービス利用情報を含むサービスメッセージを取得する。サービスメッセージ送信部２１１ｅは、取得したサービスメッセージをバックエンドサーバ４００に送信する。
コントロールメッセージ送信部２１１ｆは、剰余時間率算出部２１１ｇからシミュレーションの速度状況に関する情報を含むシミュレーション制御メッセージを取得する。また、コントロールメッセージ送信部２１１ｆは、シミュレーション動作制御部２１１ｈからエージェントシミュレータ２０１の制御状態を含むシミュレーション制御メッセージを取得する。コントロールメッセージ送信部２１１ｆは、剰余時間率算出部２１１ｇとシミュレーション動作制御部２１１ｈとから取得したシミュレーション制御メッセージをシミュレーションコンダクタ３２０に送信する。
剰余時間率算出部２１１ｇは、移動メッセージ受信部２１１ａから移動メッセージの受信時刻を含む情報を取得する。また、剰余時間率算出部２１１ｇは、移動メッセージ送信部２１１ｄから移動メッセージの送信完了時刻を含む情報を取得する。さらに、剰余時間率算出部２１１ｇは、シミュレータコア２４１の次タイムステップ状態算出部２４１ｄから自エージェントの状態更新のための計算の開始時刻を取得する。
ここで、今回タイムステップでの自エージェントの状態更新のための計算の開始時刻をＴａ（Ｎ）とする。次タイムステップでの自エージェントの状態更新のための計算の開始時刻をＴａ（Ｎ＋１）とする。次タイムステップでの自エージェントの状態更新の計算に必要な他エージェントの移動メッセージのうち最後に受信した移動メッセージの受信時刻をＴｅ＿ｌａｓｔ（Ｎ）とする。次々タイムステップでの自エージェントの状態更新の計算に必要な他エージェントの移動メッセージのうち最初に受信した移動メッセージの受信時刻をＴｅ＿ｆｉｒｓｔ（Ｎ＋１）とする。また、今回タイムステップにおける移動メッセージの送信完了時刻をＴｄ（Ｎ）とする。
剰余時間率算出部２１１ｇは、以下の各式により剰余時間、剰余時間率、及び遅れ時間を計算する。
剰余時間＝Ｔａ（Ｎ＋１）－Ｔｅ＿ｌａｓｔ（Ｎ）
剰余時間率＝
（Ｔａ（Ｎ＋１）－Ｔｅ＿ｌａｓｔ（Ｎ））／（Ｔａ（Ｎ＋１）－Ｔａ（Ｎ））
遅れ時間＝Ｔｄ（Ｎ）－Ｔｅ＿ｆｉｒｓｔ（Ｎ＋１）
剰余時間率算出部２１１ｇは、剰余時間、剰余時間率、及び遅れ時間を含むシミュレーション制御メッセージをコントロールメッセージ送信部２１１ｆに出力する。剰余時間、剰余時間率、及び遅れ時間は、シミュレーションの速度状況に関する情報である。これらの情報を含むシミュレーション制御メッセージを受信したシミュレーションコンダクタ３２０は、エージェントシミュレータ２０１に対して指示すべき制御内容を決定する。エージェントシミュレータ２０１に対して指示すべき制御内容とは、例えば、シミュレーション速度、シミュレーションの停止、シミュレーションの休止、及びシミュレーションの再開である。シミュレーションコンダクタ３２０は、指示すべき制御内容を含むシミュレーション制御メッセージを作成し、エージェントシミュレータ２０１に送信する。
シミュレーション動作制御部２１１ｈは、コントロールメッセージ受信部２１１ｃからシミュレーション制御メッセージを取得する。シミュレーション動作制御部２１１ｈは、シミュレーション制御メッセージに含まれる指示に従ってエージェントシミュレータ２０１のシミュレーション動作を制御する。例えば、シミュレーションの時間粒度の変更が指示された場合、シミュレーション動作制御部２１１ｈは、エージェントシミュレータ２０１によるシミュレーションの時間粒度を初期値から指示された時間粒度に変更する。時間粒度の初期値はエージェントシミュレータ２０１に設定値として記憶されている。また、時間粒度の上限値と下限値は、エージェントの種類ごとにシミュレーションコンダクタ３２０に記憶されている。
シミュレーション制御メッセージによる指示内容がシミュレーション速度である場合、シミュレーション動作制御部２１１ｈは、３Ｄ物理エンジン２２１やシミュレータコア２４１の動作周波数を変化させてシミュレーション速度を加速或いは減速させる。例えば、シミュレータコア２４１に対しては、指示されたシミュレーション速度をシミュレータコア２４１の速度調整部２４１ｇに出力する。なお、シミュレーション速度は、実世界の時間の流れに対する仮想世界２の時間の流れの速度比を意味する。シミュレーションの停止が指示された場合、シミュレーション動作制御部２１１ｈは、エージェントシミュレータ２０１によるシミュレーションを停止させる。シミュレーションの休止が指示された場合にはシミュレーションを休止させ、再開が指示された場合にシミュレーションを再開させる。シミュレーション動作制御部２１１ｈは、エージェントシミュレータ２０１の現在の制御状態を含むシミュレーション制御メッセージをコントロールメッセージ送信部２１１ｆに出力する。
３－１－３．３Ｄ物理エンジンの詳細
３Ｄ物理エンジン２２１において、周囲エージェント状態更新部２２１ａは、移動メッセージ受信部２１１ａから移動メッセージを取得する。移動メッセージ受信部２１１ａから取得される移動メッセージは、移動メッセージディスパッチャ３１０を経由して他のエージェントシミュレータから送られた移動メッセージである。周囲エージェント状態更新部２２１ａは、取得した移動メッセージに基づいて自エージェントの周囲に存在する周囲エージェントの現在の状態を推定する。
周囲エージェントの現在の状態を過去の状態から推定する場合、周囲エージェント状態更新部２２１ａは、ログに保存されている周囲エージェントの過去の状態を使用する。周囲エージェントの過去の状態を用いて現在の状態を推定する方法は図３を用いて説明した通りである。周囲エージェント状態更新部２２１ａは、推定した周囲エージェントの現在の状態を視覚情報生成部２２１ｂに出力するとともに、ログを更新する。
視覚情報生成部２２１ｂは、周囲エージェント状態更新部２２１ａから周囲エージェントの現在の状態を取得する。視覚情報生成部２２１ｂは、周囲エージェントの現在の状態に基づいて自エージェントからの観測で得られる周辺情報を生成する。自エージェントは歩行者であるので、観測で得られる周辺情報とは、歩行者の目で捉えられる視覚情報を意味する。視覚情報生成部２２１ｂは、生成された視覚情報をシミュレータコア２４１の全体移動方針決定部２４１ａ、行動決定部２４１ｂ、及びサービス利用行動決定部２４１ｅに出力する。
自エージェント状態更新部２２１ｃは、シミュレータコア２４１の次タイムステップ状態算出部２４１ｄから、シミュレータコア２４１でシミュレーションされた次タイムステップにおける自エージェントの状態を取得する。自エージェント状態更新部２２１ｃは、シミュレータコア２４１によるシミュレーション結果に基づいて３次元空間における自エージェントの状態を更新する。自エージェント状態更新部２２１ｃは、更新された自エージェントの状態を含む移動メッセージを送受信コントローラ２１１の移動メッセージ送信部２１１ｄに出力する。移動メッセージに含まれる自エージェントの状態には、今回タイムステップにおける位置、方向、速度、加速度と、次タイムステップにおける位置、方向、速度、加速度とが含まれる。また、自エージェント状態更新部２２１ｃは、更新された自エージェントの状態に関する情報をサービスシステムクライアントシミュレータ２３１のサービス利用情報生成部２３１ｂに出力する。
３－１－４．サービスシステムクライアントシミュレータの詳細
サービスシステムクライアントシミュレータ２３１において、サービス提供状態情報処理部２３１ａは、サービスメッセージ受信部２１１ｂからサービスメッセージを取得する。サービスメッセージ受信部２１１ｂから取得されるサービスメッセージはサービス提供状態情報を含む。サービス提供状態情報処理部２３１ａは、サービス提供状態情報を処理し、サービスシステムのユーザとしての自エージェントの状態に関する情報と、ユーザ端末のサービスアプリへの入力項目とを取得する。自エージェントのユーザとしての状態に関する情報はユーザ端末に提示される情報であり、入力項目は自エージェントがサービスを利用するために入力を依頼される情報である。サービス提供状態情報処理部２３１ａは、自エージェントのユーザとしての状態に関する情報と、ユーザ端末のサービスアプリへの入力項目とをシミュレータコア２４１の全体移動方針決定部２４１ａ及びサービス利用行動決定部２４１ｅに出力する。
サービス利用情報生成部２３１ｂは、シミュレータコア２４１のサービス利用行動決定部２４１ｅから自エージェントのサービス利用行動の決定結果を取得する。また、サービス利用情報生成部２３１ｂは、３Ｄ物理エンジン２２１の自エージェント状態更新部２２１ｃから３次元空間における自エージェントの状態を取得する。サービス利用情報生成部２３１ｂは、取得されたこれらの情報に基づいてサービス利用情報を生成するとともに、自エージェントのサービスの利用状態を更新する。サービス利用情報生成部２３１ｂは、サービス利用情報を含むサービスメッセージを送受信コントローラ２１１のサービスメッセージ送信部２１１ｅに出力する。
３－１－５．シミュレータコアの詳細
シミュレータコア２４１において、全体移動方針決定部２４１ａは、３Ｄ物理エンジン２２１の視覚情報生成部２２１ｂから視覚情報を取得する。また、全体移動方針決定部２４１ａは、サービスシステムクライアントシミュレータ２３１のサービス提供状態情報処理部２３１ａから自エージェントのユーザとしての状態に関する情報と、ユーザ端末のサービスアプリへの入力項目とを取得する。全体移動方針決定部２４１ａは、取得されたこれらの情報に基づいて自エージェントの仮想世界２における全体的な移動方針を決定する。全体移動方針決定部２４１ａは、決定された全体的な移動方針を行動決定部２４１ｂに出力する。
行動決定部２４１ｂは、全体移動方針決定部２４１ａから全体的な移動方針を取得するとともに、３Ｄ物理エンジン２２１の視覚情報生成部２２１ｂから視覚情報を取得する。行動決定部２４１ｂは、全体的な移動方針と視覚情報とを移動モデル２４１ｃに入力することによって自エージェントの行動を決定する。移動モデル２４１ｃは、一定の移動方針のもと歩行者の目に映る周辺の状況に応じて歩行者がどのように移動するのかをモデル化したシミュレーションモデルである。行動決定部２４１ｂは、決定した自エージェントの行動を次タイムステップ状態算出部２４１ｄに出力する。
次タイムステップ状態算出部２４１ｄは、行動決定部２４１ｂで決定された自エージェントの行動を取得する。次タイムステップ状態算出部２４１ｄは、自エージェントの行動に基づいて次タイムステップにおける自エージェントの状態を算出する。算出される自エージェントの状態は、次タイムステップにおける自エージェントの位置、方向、速度、及び加速度を含む。次タイムステップ状態算出部２４１ｄは、算出された次タイムステップにおける自エージェントの状態を３Ｄ物理エンジン２２１の自エージェント状態更新部２２１ｃに出力する。また、次タイムステップ状態算出部２４１ｄは、自エージェントの状態更新のための計算の開始時刻を送受信コントローラ２１１の剰余時間率算出部２１１ｇに出力する。
サービス利用行動決定部２４１ｅは、３Ｄ物理エンジン２２１の視覚情報生成部２２１ｂから視覚情報を取得する。また、サービス利用行動決定部２４１ｅは、サービスシステムクライアントシミュレータ２３１のサービス提供状態情報処理部２３１ａから自エージェントのユーザとしての状態に関する情報と、ユーザ端末のサービスアプリへの入力項目とを取得する。サービス利用行動決定部２４１ｅは、取得したこれらの情報を行動モデル２４１ｆに入力することによって自エージェントのサービスシステムのユーザとしての行動（サービス利用行動）を決定する。行動モデル２４１ｆは、ユーザにサービスに関する情報が提示され、ユーザ端末のサービスアプリへの入力が依頼された場合に、ユーザの目に映る周辺の状況に応じてユーザがどのように移動するのかをモデル化したシミュレーションモデルである。サービス利用行動決定部２４１ｅは、決定したサービス利用行動をサービス利用情報生成部２３１ｂに出力する。
速度調整部２４１ｇは、シミュレーション動作制御部２１１ｈからシミュレーション速度を取得する。シミュレーション動作制御部２１１ｈから取得されるシミュレーション速度は、シミュレーションコンダクタ３２０によって指示されたシミュレーション速度である。速度調整部２４１ｇは、シミュレーションコンダクタ３２０からの指示にしたがってシミュレータコア２４１による自エージェントのシミュレーション速度を加速或いは減速させる。
３－２．自律ロボット／車両エージェント用エージェントシミュレータ
図５は、自律ロボット／車両エージェント用のエージェントシミュレータ２０２の構成と情報の流れを示すブロック図である。自律ロボット／車両エージェントとは、バックエンドサーバ４００が関係するサービスシステムにおいてサービスの提供に用いられる自律ロボット又は自律車両のエージェントである。以下、自律ロボット／車両エージェント用のエージェントシミュレータ２０２の全体構成と各部の詳細、及びエージェントシミュレータ２０２における情報の流れについて説明する。
３－２－１．自律ロボット／車両エージェント用エージェントシミュレータの全体構成
エージェントシミュレータ２０２は、その機能として、送受信コントローラ２１２、３Ｄ物理エンジン２２２、サービスシステムクライアントシミュレータ２３２、及びシミュレータコア２４２を備える。これらの機能は、概念として、それぞれ送受信コントローラ２１０、３Ｄ物理エンジン２２０、サービスシステムクライアントシミュレータ２３０、及びシミュレータコア２４０に含まれる。
送受信コントローラ２１２は、各種メッセージを受信する機能として、移動メッセージ受信部２１２ａ、サービスメッセージ受信部２１２ｂ、及びコントロールメッセージ受信部２１２ｃを備える。また、送受信コントローラ２１２は、各種メッセージを送信する機能として、移動メッセージ送信部２１２ｄ、サービスメッセージ送信部２１２ｅ、及びコントロールメッセージ送信部２１２ｆを備える。さらに、送受信コントローラ２１２は、剰余時間率算出部２１２ｇとシミュレーション動作制御部２１２ｈとを備える。送受信コントローラ２１１を構成する各部２１２ａ～２１２ｈは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
３Ｄ物理エンジン２２２は、その機能として、周囲エージェント状態更新部２２２ａ、センサ情報生成部２２２ｂ、及び自エージェント状態更新部２２２ｃを備える。３Ｄ物理エンジン２２２を構成する各部２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
サービスシステムクライアントシミュレータ２３２は、その機能として、経路計画用情報受信部２３２ａと動作状態情報生成部２３２ｂとを備える。サービスシステムクライアントシミュレータ２３２を構成する各部２３２ａ，２３２ｂは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
シミュレータコア２４２は、その機能として、全体的経路計画部２４２ａ、局所的経路計画部２４２ｂ、アクチュエータ操作量決定部２４２ｃ、及び次タイムステップ状態算出部２４２ｄを備える。シミュレータコア２４２を構成する各部２４２ａ，２４２ｂ，２４２ｃ，２４２ｄは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
３－２－２．送受信コントローラの詳細
送受信コントローラ２１２において、移動メッセージ受信部２１２ａは、移動メッセージディスパッチャ３１０から移動メッセージを受信する。移動メッセージ受信部２１２ａは、受信した移動メッセージを３Ｄ物理エンジン２２２の周囲エージェント状態更新部２２２ａに出力する。また、移動メッセージ受信部２１２ａは、移動メッセージを受信した時刻を含む情報を剰余時間率算出部２１２ｇに出力する。
サービスメッセージ受信部２１２ｂは、バックエンドサーバ４００からサービスメッセージを受信する。サービスメッセージ受信部２１２ｂは、受信したサービスメッセージをサービスシステムクライアントシミュレータ２３２の経路計画用情報受信部２３２ａに出力する。
コントロールメッセージ受信部２１２ｃは、シミュレーションコンダクタ３２０からシミュレーション制御メッセージを受信する。コントロールメッセージ受信部２１２ｃは、受信したミュレーション制御メッセージをシミュレーション動作制御部２１２ｈに出力する。
移動メッセージ送信部２１２ｄは、３Ｄ物理エンジン２２２の自エージェント状態更新部２２２ｃから自エージェントの現在の状態を含む移動メッセージを取得する。移動メッセージ送信部２１２ｄは、取得した移動メッセージを移動メッセージディスパッチャ３１０に送信する。また、移動メッセージ送信部２１２ｄは、移動メッセージの送信完了時刻を含む情報を剰余時間率算出部２１２ｇに送信する。
サービスメッセージ送信部２１２ｅは、サービスシステムクライアントシミュレータ２３２の動作状態情報生成部２３２ｂから動作状態情報を含むサービスメッセージを取得する。サービスメッセージ送信部２１２ｅは、取得したサービスメッセージをバックエンドサーバ４００に送信する。
コントロールメッセージ送信部２１２ｆは、剰余時間率算出部２１２ｇからシミュレーションの速度状況に関する情報を含むシミュレーション制御メッセージを取得する。また、コントロールメッセージ送信部２１２ｆは、シミュレーション動作制御部２１２ｈからエージェントシミュレータ２０２の制御状態を含むシミュレーション制御メッセージを取得する。コントロールメッセージ送信部２１２ｆは、剰余時間率算出部２１２ｇとシミュレーション動作制御部２１２ｈとから取得したシミュレーション制御メッセージをシミュレーションコンダクタ３２０に送信する。
剰余時間率算出部２１２ｇは、移動メッセージ受信部２１２ａから移動メッセージの受信時刻を含む情報を取得する。また、剰余時間率算出部２１２ｇは、移動メッセージ送信部２１２ｄから移動メッセージの送信完了時刻を含む情報を取得する。さらに、剰余時間率算出部２１２ｇは、シミュレータコア２４２の次タイムステップ状態算出部２４２ｄから自エージェントの状態更新のための計算の開始時刻を取得する。
剰余時間率算出部２１２ｇは、取得した情報に基づき上述の各式により剰余時間、剰余時間率、及び遅れ時間を計算する。剰余時間率算出部２１２ｇは、剰余時間、剰余時間率、及び遅れ時間を含むシミュレーション制御メッセージをコントロールメッセージ送信部２１２ｆに出力する。これらの情報を含むシミュレーション制御メッセージを受信したシミュレーションコンダクタ３２０は、エージェントシミュレータ２０２に対して指示すべき制御内容を含むシミュレーション制御メッセージを作成し、エージェントシミュレータ２０２に送信する。
シミュレーション動作制御部２１２ｈは、コントロールメッセージ受信部２１２ｃからシミュレーション制御メッセージを取得する。シミュレーション動作制御部２１２ｈは、シミュレーション制御メッセージに含まれる指示に従ってエージェントシミュレータ２０２のシミュレーション動作を制御する。例えば、シミュレーションの時間粒度の変更が指示された場合、シミュレーション動作制御部２１２ｈは、エージェントシミュレータ２０２によるシミュレーションの時間粒度を初期値から指示された時間粒度に変更する。時間粒度の初期値はエージェントシミュレータ２０２に設定値として記憶されている。また、時間粒度の上限値と下限値は、エージェントの種類ごとにシミュレーションコンダクタ３２０に記憶されている。
シミュレーション制御メッセージによる指示内容がシミュレーション速度である場合、シミュレーション動作制御部２１２ｈは、３Ｄ物理エンジン２２２やシミュレータコア２４２の動作周波数を指示されたシミュレーション速度に従って変化させ、エージェントシミュレータ２０２の演算速度を加速或いは減速する。シミュレーションの停止が指示された場合、シミュレーション動作制御部２１２ｈは、エージェントシミュレータ２０２によるシミュレーションを停止させる。シミュレーションの休止が指示された場合にはシミュレーションを休止させ、再開が指示された場合にシミュレーションを再開させる。シミュレーション動作制御部２１２ｈは、エージェントシミュレータ２０２の現在の制御状態を含むシミュレーション制御メッセージをコントロールメッセージ送信部２１２ｆに出力する。
３－２－３．３Ｄ物理エンジンの詳細
３Ｄ物理エンジン２２２において、周囲エージェント状態更新部２２２ａは、移動メッセージ受信部２１２ａから移動メッセージを取得する。移動メッセージ受信部２１２ａから取得される移動メッセージは、移動メッセージディスパッチャ３１０を経由して他のエージェントシミュレータから送られた移動メッセージである。周囲エージェント状態更新部２２２ａは、取得した移動メッセージに基づいて自エージェントの周囲に存在する周囲エージェントの現在の状態を推定する。
周囲エージェントの現在の状態を過去の状態から推定する場合、周囲エージェント状態更新部２２２ａは、ログに保存されている周囲エージェントの過去の状態を使用する。周囲エージェントの過去の状態を用いて現在の状態を推定する方法は図３を用いて説明した通りである。周囲エージェント状態更新部２２２ａは、推定した周囲エージェントの現在の状態をセンサ情報生成部２２２ｂに出力するとともに、ログを更新する。
センサ情報生成部２２２ｂは、周囲エージェント状態更新部２２２ａから周囲エージェントの現在の状態を取得する。センサ情報生成部２２２ｂは、周囲エージェントの現在の状態に基づいて自エージェントからの観測で得られる周辺情報を生成する。自エージェントは自律ロボット或いは自律車両であるので、観測で得られる周辺情報とは、自律ロボット或いは自律車両のセンサで捉えられるセンサ情報を意味する。センサ情報生成部２２２ｂは、生成されたセンサ情報をシミュレータコア２４２の全体的経路計画部２４２ａ、及びサービスシステムクライアントシミュレータ２３２の動作状態情報生成部２３２ｂに出力する。
自エージェント状態更新部２２２ｃは、シミュレータコア２４２の次タイムステップ状態算出部２４２ｄから、シミュレータコア２４２で演算された次タイムステップにおける自エージェントの状態を取得する。自エージェント状態更新部２２２ｃは、シミュレータコア２４２による演算結果に基づいて３次元空間における自エージェントの状態を更新する。自エージェント状態更新部２２２ｃは、更新された自エージェントの状態を含む移動メッセージを送受信コントローラ２１２の移動メッセージ送信部２１２ｄに出力する。移動メッセージに含まれる自エージェントの状態には、今回タイムステップにおける位置、方向、速度、加速度と、次タイムステップにおける位置、方向、速度、加速度とが含まれる。また、自エージェント状態更新部２２２ｃは、更新された自エージェントの状態に関する情報をサービスシステムクライアントシミュレータ２３２の動作状態情報生成部２３２ｂに出力する。
３－２－４．サービスシステムクライアントシミュレータの詳細
サービスシステムクライアントシミュレータ２３２において、経路計画用情報受信部２３２ａは、サービスメッセージ受信部２１１ｂからサービスメッセージを取得する。サービスメッセージ受信部２１２ｂから取得されるサービスメッセージは、サービスシステムが自律ロボット／車両を用いてサービスを提供するための動作指示情報と他のサービスシステムに関する情報とを含む。経路計画用情報受信部２３２ａは、動作指示情報と他サービスシステム情報とをシミュレータコア２４２の全体的経路計画部２４２ａに出力する。
動作状態情報生成部２３２ｂは、シミュレータコア２４２のアクチュエータ操作量決定部２４２ｃから自エージェントの次タイムステップにおけるアクチュエータ操作量を取得する。また、動作状態情報生成部２３２ｂは、３Ｄ物理エンジン２２２のセンサ情報生成部２２２ｂからセンサ情報を取得するとともに、自エージェント状態更新部２２２ｃから３次元空間における自エージェントの状態を取得する。動作状態情報生成部２３２ｂは、取得されたこれらの情報に基づいてサービスの提供に係る自エージェントの動作状態を表す動作状態情報を生成する。動作状態情報生成部２３２ｂは、動作状態情報を含むサービスメッセージを送受信コントローラ２１２のサービスメッセージ送信部２１２ｅに出力する。
３－２－５．シミュレータコアの詳細
シミュレータコア２４２において、全体的経路計画部２４２ａは、３Ｄ物理エンジン２２２のセンサ情報生成部２２２ｂからセンサ情報を取得する。また、全体的経路計画部２４２ａは、サービスシステムクライアントシミュレータ２３２の経路計画用情報受信部２３２ａから動作指示情報と他サービスシステム情報とを取得する。全体的経路計画部２４２ａは、取得されたこれらの情報に基づいて仮想世界２における自エージェントの全体的な経路を計画する。全体的な経路とは、自エージェントの現在位置から目標地点までの経路を意味する。センサ情報生成部２２２ｂと経路計画用情報受信部２３２ａとから取得される情報は毎回変化するので、全体的経路計画部２４２ａは、タイムステップ毎に全体的経路計画を立て直す。全体的経路計画部２４２ａは、決定された全体的経路計画を局所的経路計画部２４２ｂに出力する。
局所的経路計画部２４２ｂは、全体的経路計画部２４２ａから全体的経路計画を取得する。局所的経路計画部２４２ｂは、全体的経路計画に基づいて局所的な経路計画を立てる。局所的な経路とは、例えば、現時点から所定タイムステップ後までの経路、或いは、現在位置から所定距離までの経路を意味する。局所的経路計画は、例えば、自エージェントが辿るべき位置の集合と、各位置における速度或いは加速度とで表される。局所的経路計画部２４２ｂは、決定された局所的経路計画をアクチュエータ操作量決定部２４２ｃに出力する。
アクチュエータ操作量決定部２４２ｃは、局所的経路計画部２４２ｂから局所的経路計画を取得する。アクチュエータ操作量決定部２４２ｃは、局所的経路計画に基づいて次タイムステップにおける自エージェントのアクチュエータ操作量を決定する。ここでいうアクチュエータとは、自エージェントの方向、速度、及び加速度を制御するアクチュエータである。自エージェントが車輪で走行する自律ロボット或いは自律車両である場合、例えば、制動装置、駆動装置、操舵装置などのアクチュエータが操作対象となる。アクチュエータ操作量決定部２４２ｃは、決定したアクチュエータ操作量を次タイムステップ状態算出部２４２ｄ、及びサービスシステムクライアントシミュレータ２３２の動作状態情報生成部２３２ｂに出力する。
次タイムステップ状態算出部２４２ｄは、アクチュエータ操作量決定部２４２ｃで決定されたアクチュエータ操作量を取得する。次タイムステップ状態算出部２４２ｄは、アクチュエータ操作量に基づいて次タイムステップにおける自エージェントの状態を算出する。算出される自エージェントの状態は、次タイムステップにおける自エージェントの位置、方向、速度、及び加速度を含む。次タイムステップ状態算出部２４２ｄは、算出された次タイムステップにおける自エージェントの状態を３Ｄ物理エンジン２２２の自エージェント状態更新部２２２ｃに出力する。また、次タイムステップ状態算出部２４２ｄは、自エージェントの状態更新のための計算の開始時刻を送受信コントローラ２１２の剰余時間率算出部２１２ｇに出力する。
３－３．ＶＲ歩行者エージェント用エージェントシミュレータ
図６は、ＶＲ歩行者エージェント用のエージェントシミュレータ２０３の構成と情報の流れを示すブロック図である。ＶＲ歩行者エージェントとは、実在の人がＶＲ（Virtual Reality）システムを用いてシミュレーションの対象である仮想世界２に参加するための歩行者エージェントである。以下、ＶＲ歩行者エージェント用のエージェントシミュレータ２０３の全体構成と各部の詳細、及びエージェントシミュレータ２０３における情報の流れについて説明する。
３－３－１．ＶＲ歩行者エージェント用エージェントシミュレータの全体構成
エージェントシミュレータ２０３は、その機能として、送受信コントローラ２１３、３Ｄ物理エンジン２２３、サービスシステムクライアントシミュレータ２３３、及びシミュレータコア２４３を備える。これらの機能は、概念として、それぞれ送受信コントローラ２１０、３Ｄ物理エンジン２２０、サービスシステムクライアントシミュレータ２３０、及びシミュレータコア２４０に含まれる。
送受信コントローラ２１３は、各種メッセージを受信する機能として、移動メッセージ受信部２１３ａ、サービスメッセージ受信部２１３ｂ、及びコントロールメッセージ受信部２１３ｃを備える。また、送受信コントローラ２１３は、各種メッセージを送信する機能として、移動メッセージ送信部２１３ｄ、サービスメッセージ送信部２１３ｅ、及びコントロールメッセージ送信部２１３ｆを備える。さらに、送受信コントローラ２１３は、シミュレーション動作制御部２１３ｈを備える。送受信コントローラ２１３を構成する各部２１３ａ～２１３ｆ，２１３ｈは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
３Ｄ物理エンジン２２３は、その機能として、周囲エージェント状態更新部２２３ａ、視覚情報生成部２２３ｂ、及び自エージェント状態更新部２２３ｃを備える。３Ｄ物理エンジン２２３を構成する各部２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
サービスシステムクライアントシミュレータ２３３は、その機能として、サービス提供状態情報処理部２３３ａとサービス利用情報生成部２３３ｂとを備える。サービスシステムクライアントシミュレータ２３１を構成する各部２３３ａ，２３３ｂは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
シミュレータコア２４３は、その機能として、認知判断用情報提示部２４３ａ、移動操作受付部２４３ｂ、次タイムステップ状態算出部２４３ｃ、及びアプリ操作受付部２４３ｄを備える。シミュレータコア２４３を構成する各部２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｃ，２４３ｄは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
３－３－２．送受信コントローラの詳細
送受信コントローラ２１３において、移動メッセージ受信部２１３ａは、移動メッセージディスパッチャ３１０から移動メッセージを受信する。移動メッセージ受信部２１３ａは、受信した移動メッセージを３Ｄ物理エンジン２２３の周囲エージェント状態更新部２２３ａに出力する。
サービスメッセージ受信部２１３ｂは、バックエンドサーバ４００からサービスメッセージを受信する。サービスメッセージ受信部２１３ｂは、受信したサービスメッセージをサービスシステムクライアントシミュレータ２３３のサービス提供状態情報処理部２３３ａに出力する。
コントロールメッセージ受信部２１３ｃは、シミュレーションコンダクタ３２０からシミュレーション制御メッセージを受信する。コントロールメッセージ受信部２１３ｃは、受信したミュレーション制御メッセージをシミュレーション動作制御部２１３ｈに出力する。
移動メッセージ送信部２１３ｄは、３Ｄ物理エンジン２２３の自エージェント状態更新部２２３ｃから自エージェントの現在の状態を含む移動メッセージを取得する。移動メッセージ送信部２１３ｄは、取得した移動メッセージを移動メッセージディスパッチャ３１０に送信する。
サービスメッセージ送信部２１３ｅは、サービスシステムクライアントシミュレータ２３３のサービス利用情報生成部２３３ｂからサービス利用情報を含むサービスメッセージを取得する。サービスメッセージ送信部２１３ｅは、取得したサービスメッセージをバックエンドサーバ４００に送信する。
コントロールメッセージ送信部２１３ｆは、シミュレーション動作制御部２１３ｈからエージェントシミュレータ２０３の制御状態を含むシミュレーション制御メッセージを取得する。コントロールメッセージ送信部２１３ｆは、シミュレーション動作制御部２１３ｈから取得したシミュレーション制御メッセージをシミュレーションコンダクタ３２０に送信する。
シミュレーション動作制御部２１３ｈは、コントロールメッセージ受信部２１３ｃからシミュレーション制御メッセージを取得する。シミュレーション動作制御部２１３ｈは、シミュレーション制御メッセージに含まれる指示に従ってエージェントシミュレータ２０３のシミュレーション動作を制御する。ＶＲ歩行者エージェントの仮想世界２への参加条件が満たされない場合、シミュレーションコンダクタ３２０からエージェントシミュレータ２０３に対してシミュレーションの停止が指示される。
前述のエージェントシミュレータ２０１，２０２及び後述するエージェントシミュレータ２０４は、必要に応じてシミュレーション速度を変更することができる。しかし、シミュレーション速度が変更された場合、ＶＲ歩行者エージェントを介して仮想世界２に参加している実在の参加者は、実世界とは異なる時間の流れに対して強い違和感を覚える虞がある。ゆえに、ＭＡＳシステム１００では、シミュレーションが実時間で行われていることを参加条件として、仮想世界２へのＶＲ歩行者エージェントの参加が許容される。実世界の時間の流れよりもシミュレーション速度が加速或いは減速される場合、シミュレーションコンダクタ３２０は、エージェントシミュレータ２０３によるシミュレーションを停止させる。シミュレーション動作制御部２１３ｈは、エージェントシミュレータ２０３の現在の制御状態を含むシミュレーション制御メッセージをコントロールメッセージ送信部２１３ｆに出力する。
３－３－３．３Ｄ物理エンジンの詳細
３Ｄ物理エンジン２２３において、周囲エージェント状態更新部２２３ａは、移動メッセージ受信部２１３ａから移動メッセージを取得する。移動メッセージ受信部２１３ａから取得される移動メッセージは、移動メッセージディスパッチャ３１０を経由して他のエージェントシミュレータから送られた移動メッセージである。周囲エージェント状態更新部２２３ａは、取得した移動メッセージに基づいて自エージェントの周囲に存在する周囲エージェントの現在の状態を推定する。
周囲エージェントの現在の状態を過去の状態から推定する場合、周囲エージェント状態更新部２２３ａは、ログに保存されている周囲エージェントの過去の状態を使用する。周囲エージェントの過去の状態を用いて現在の状態を推定する方法は図３を用いて説明した通りである。周囲エージェント状態更新部２２３ａは、推定した周囲エージェントの現在の状態を視覚情報生成部２２３ｂに出力するとともに、ログを更新する。
視覚情報生成部２２３ｂは、周囲エージェント状態更新部２２３ａから周囲エージェントの現在の状態を取得する。視覚情報生成部２２３ｂは、周囲エージェントの現在の状態に基づいて自エージェントからの観測で得られる周辺情報を生成する。自エージェントは歩行者であるので、観測で得られる周辺情報とは、歩行者の目で捉えられる視覚情報を意味する。視覚情報生成部２２３ｂは、生成された視覚情報をシミュレータコア２４３の認知判断用情報提示部２４３ａ、及び移動操作受付部２４３ｂに出力する。
自エージェント状態更新部２２３ｃは、シミュレータコア２４３の次タイムステップ状態算出部２４３ｃから、シミュレータコア２４３で演算された次タイムステップにおける自エージェントの状態を取得する。自エージェント状態更新部２２３ｃは、シミュレータコア２４３による演算結果に基づいて３次元空間における自エージェントの状態を更新する。自エージェント状態更新部２２３ｃは、更新された自エージェントの状態を含む移動メッセージを送受信コントローラ２１３の移動メッセージ送信部２１３ｄに出力する。移動メッセージに含まれる自エージェントの状態には、今回タイムステップにおける位置、方向、速度、加速度と、次タイムステップにおける位置、方向、速度、加速度とが含まれる。また、自エージェント状態更新部２２３ｃは、更新された自エージェントの状態に関する情報をサービスシステムクライアントシミュレータ２３３のサービス利用情報生成部２３３ｂに出力する。
３－３－４．サービスシステムクライアントシミュレータの詳細
サービスシステムクライアントシミュレータ２３３において、サービス提供状態情報処理部２３３ａは、サービスメッセージ受信部２１３ｂからサービスメッセージを取得する。サービスメッセージ受信部２１３ｂから取得されるサービスメッセージはサービス提供状態情報を含む。サービス提供状態情報処理部２３３ａは、サービス提供状態情報を処理し、サービスシステムのユーザとしての自エージェントの状態に関する情報と、ユーザ端末のサービスアプリへの入力項目とを取得する。自エージェントのユーザとしての状態に関する情報はユーザ端末に提示される情報であり、入力項目は自エージェントがサービスを利用するために入力を依頼される情報である。サービス提供状態情報処理部２３３ａは、自エージェントのユーザとしての状態に関する情報と、ユーザ端末のサービスアプリへの入力項目とをシミュレータコア２４３の認知判断用情報提示部２４３ａ及びアプリ操作受付部２４３ｄに出力する。
サービス利用情報生成部２３３ｂは、シミュレータコア２４３のアプリ操作受付部２４３ｄから、ＶＲ歩行者エージェントを介して仮想世界２に参加している実在の参加者によるＶＲ上でのサービスアプリの操作を取得する。また、サービス利用情報生成部２３３ｂは、３Ｄ物理エンジン２２３の自エージェント状態更新部２２３ｃから３次元空間における自エージェントの状態を取得する。サービス利用情報生成部２３３ｂは、取得されたこれらの情報に基づいてサービス利用情報を生成するとともに、自エージェントのサービスの利用状態を更新する。サービス利用情報生成部２３３ｂは、サービス利用情報を含むサービスメッセージを送受信コントローラ２１３のサービスメッセージ送信部２１３ｅに出力する。
３－３－５．シミュレータコアの詳細
シミュレータコア２４３において、認知判断用情報提示部２４３ａは、３Ｄ物理エンジン２２３の視覚情報生成部２２３ｂから視覚情報を取得する。また、認知判断用情報提示部２４３ａは、サービスシステムクライアントシミュレータ２３１のサービス提供状態情報処理部２３３ａから自エージェントのユーザとしての状態に関する情報と、ユーザ端末のサービスアプリへの入力項目とを取得する。取得されたこれらの情報は、ＶＲ歩行者エージェントを介して仮想世界２に参加している実在の参加者にとっての認知判断用の情報である。認知判断用情報提示部２４３ａは、認知判断用の情報を実在参加者に対してＶＲシステムを通じて提示する。
移動操作受付部２４３ｂは、３Ｄ物理エンジン２２３の視覚情報生成部２２３ｂから視覚情報を取得する。そして、移動操作受付部２４３ｂは、ＶＲシステムを通じて視覚情報を実在参加者に提示しながら、実在参加者によるＶＲ上での移動操作を受け付ける。移動操作受付部２４３ｂは、受け付けた実在参加者によるＶＲ上での移動操作を次タイムステップ状態算出部２４３ｄに出力する。
次タイムステップ状態算出部２４３ｄは、移動操作受付部２４３ｂから実在参加者によるＶＲ上での移動操作を取得する。次タイムステップ状態算出部２４３ｄは、実在参加者によるＶＲ上での移動操作に基づいて次タイムステップにおける自エージェントの状態を算出する。算出される自エージェントの状態は、次タイムステップにおける自エージェントの位置、方向、速度、及び加速度を含む。次タイムステップ状態算出部２４３ｄは、算出された次タイムステップにおける自エージェントの状態を３Ｄ物理エンジン２２３の自エージェント状態更新部２２３ｃに出力する。
アプリ操作受付部２４３ｄは、３Ｄ物理エンジン２２３の視覚情報生成部２２３ｂから視覚情報を取得する。また、アプリ操作受付部２４３ｄは、サービスシステムクライアントシミュレータ２３３のサービス提供状態情報処理部２３３ａから自エージェントのユーザとしての状態に関する情報と、ユーザ端末のサービスアプリへの入力項目とを取得する。アプリ操作受付部２４３ｄは、取得したこれらの情報を実在参加者に対してＶＲシステムを通じて提示しながら、実在参加者によるＶＲ上でのサービスアプリの操作を受け付ける。アプリ操作受付部２４３ｄは、受け付けた実在参加者によるＶＲ上でのサービスアプリの操作をサービスシステムクライアントシミュレータ２３３のサービス利用情報生成部２３３ｂに出力する。
３－４．路側センサエージェント用エージェントシミュレータ
図７は、路側センサエージェント用のエージェントシミュレータ２０４の構成と情報の流れを示すブロック図である。路側センサエージェントとは、自律ロボット／車両エージェントの仮想世界２における位置情報の取得に用いられる路側センサのエージェントである。路側センサエージェントにより取得される自律ロボット／車両エージェントの位置情報は、バックエンドサーバ４００が関係するサービスシステムにおいて使用される。以下、路側センサエージェント用のエージェントシミュレータ２０４の全体構成と各部の詳細、及びエージェントシミュレータ２０４における情報の流れについて説明する。
３－４－１．路側センサエージェント用エージェントシミュレータの全体構成
エージェントシミュレータ２０４は、その機能として、送受信コントローラ２１４、３Ｄ物理エンジン２２４、及びサービスシステムクライアントシミュレータ２３４を備える。これらの機能は、概念として、それぞれ送受信コントローラ２１０、３Ｄ物理エンジン２２０、及びシミュレータコア２４０に含まれる。エージェントシミュレータ２０４は、他のエージェントシミュレータとは異なりシミュレータコアは備えない。
送受信コントローラ２１４は、各種メッセージを受信する機能として、移動メッセージ受信部２１４ａ、及びコントロールメッセージ受信部２１４ｂを備える。また、送受信コントローラ２１２は、各種メッセージを送信する機能として、サービスメッセージ送信部２１４ｅ、及びコントロールメッセージ送信部２１４ｆを備える。さらに、送受信コントローラ２１２は、剰余時間率算出部２１４ｇとシミュレーション動作制御部２１４ｈとを備える。送受信コントローラ２１４を構成する各部２１２ａ，２１４ｃ，２１４ｅ，２１４ｆ，２１４ｇ，２１４ｈは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
３Ｄ物理エンジン２２４は、その機能として、周囲エージェント状態更新部２２４ａ、及びセンサ情報生成部２２４ｂを備える。３Ｄ物理エンジン２２４を構成する各部２２４ａ，２２４ｂは、それぞれがプログラム或いはプログラムの一部である。
サービスシステムクライアントシミュレータ２３４は、その機能として、サービスメッセージ生成部２３４ａを備える。サービスシステムクライアントシミュレータ２３４を構成するサービスメッセージ生成部２３４ａは、プログラム或いはプログラムの一部である。
３－４－２．送受信コントローラの詳細
送受信コントローラ２１４において、移動メッセージ受信部２１４ａは、移動メッセージディスパッチャ３１０から移動メッセージを受信する。移動メッセージ受信部２１４ａは、受信した移動メッセージを３Ｄ物理エンジン２２４の周囲エージェント状態更新部２２４ａに出力する。また、移動メッセージ受信部２１４ａは、移動メッセージを受信した時刻を含む情報を剰余時間率算出部２１４ｇに出力する。
コントロールメッセージ受信部２１４ｃは、シミュレーションコンダクタ３２０からシミュレーション制御メッセージを受信する。コントロールメッセージ受信部２１４ｃは、受信したミュレーション制御メッセージをシミュレーション動作制御部２１４ｈに出力する。
サービスメッセージ送信部２１４ｅは、サービスシステムクライアントシミュレータ２３４のサービスメッセージ生成部２３４ａからセンサ情報を含むサービスメッセージを取得する。サービスメッセージ送信部２１４ｅは、取得したサービスメッセージをバックエンドサーバ４００に送信する。
コントロールメッセージ送信部２１４ｆは、剰余時間率算出部２１４ｇからシミュレーションの速度状況に関する情報を含むシミュレーション制御メッセージを取得する。また、コントロールメッセージ送信部２１４ｆは、シミュレーション動作制御部２１４ｈからエージェントシミュレータ２０２の制御状態を含むシミュレーション制御メッセージを取得する。コントロールメッセージ送信部２１４ｆは、剰余時間率算出部２１４ｇとシミュレーション動作制御部２１４ｈとから取得したシミュレーション制御メッセージをシミュレーションコンダクタ３２０に送信する。
剰余時間率算出部２１４ｇは、移動メッセージ受信部２１４ａから移動メッセージの受信時刻を含む情報を取得する。また、剰余時間率算出部２１４ｇは、サービスメッセージ送信部２１４ｅからサービスメッセージの送信完了時刻を含む情報を取得する。剰余時間率算出部２１４ｇは、取得した情報に基づき上述の各式により剰余時間、剰余時間率、及び遅れ時間を計算する。ただし、剰余時間と剰余時間率の計算において、Ｔａ（Ｎ＋１）及びＴａ（Ｎ）にはエージェントシミュレータ２０２の動作周波数から計算される計算値が用いられる。また、Ｔｄ（Ｎ）には今回タイムステップにおける移動メッセージの送信完了時刻に代えて、サービスメッセージの送信完了時刻が用いられる。
剰余時間率算出部２１４ｇは、剰余時間、剰余時間率、及び遅れ時間を含むシミュレーション制御メッセージをコントロールメッセージ送信部２１４ｆに出力する。これらの情報を含むシミュレーション制御メッセージを受信したシミュレーションコンダクタ３２０は、エージェントシミュレータ２０４に対して指示すべき制御内容を含むシミュレーション制御メッセージを作成し、エージェントシミュレータ２０４に送信する。
シミュレーション動作制御部２１４ｈは、コントロールメッセージ受信部２１４ｃからシミュレーション制御メッセージを取得する。シミュレーション動作制御部２１４ｈは、シミュレーション制御メッセージに含まれる指示に従ってエージェントシミュレータ２０２のシミュレーション動作を制御する。例えば、シミュレーションの時間粒度の変更が指示された場合、シミュレーション動作制御部２１４ｈは、エージェントシミュレータ２０２によるシミュレーションの時間粒度を初期値から指示された時間粒度に変更する。時間粒度の初期値はエージェントシミュレータ２０４に設定値として記憶されている。また、時間粒度の上限値と下限値は、エージェントの種類ごとにシミュレーションコンダクタ３２０に記憶されている。
シミュレーション制御メッセージによる指示内容がシミュレーション速度である場合、シミュレーション動作制御部２１４ｈは、３Ｄ物理エンジン２２４の動作周波数を指示されたシミュレーション速度に従って変化させ、エージェントシミュレータ２０４の演算速度を加速或いは減速する。シミュレーションの停止が指示された場合、シミュレーション動作制御部２１４ｈは、エージェントシミュレータ２０４によるシミュレーションを停止させる。シミュレーションの休止が指示された場合にはシミュレーションを休止させ、再開が指示された場合にシミュレーションを再開させる。シミュレーション動作制御部２１４ｈは、エージェントシミュレータ２０４の現在の制御状態を含むシミュレーション制御メッセージをコントロールメッセージ送信部２１４ｆに出力する。
３－４－３．３Ｄ物理エンジンの詳細
３Ｄ物理エンジン２２４において、周囲エージェント状態更新部２２４ａは、移動メッセージ受信部２１４ａから移動メッセージを取得する。移動メッセージ受信部２１４ａから取得される移動メッセージは、移動メッセージディスパッチャ３１０を経由して他のエージェントシミュレータから送られた移動メッセージである。周囲エージェント状態更新部２２４ａは、取得した移動メッセージに基づいて自エージェントの周囲に存在する周囲エージェントの現在の状態を推定する。
周囲エージェントの現在の状態を過去の状態から推定する場合、周囲エージェント状態更新部２２４ａは、ログに保存されている周囲エージェントの過去の状態を使用する。周囲エージェントの過去の状態を用いて現在の状態を推定する方法は図３を用いて説明した通りである。周囲エージェント状態更新部２２４ａは、推定した周囲エージェントの現在の状態をセンサ情報生成部２２４ｂに出力するとともに、ログを更新する。
センサ情報生成部２２４ｂは、周囲エージェント状態更新部２２４ａから周囲エージェントの現在の状態を取得する。センサ情報生成部２２４ｂは、周囲エージェントの現在の状態に基づいて自エージェントからの観測で得られる周辺情報を生成する。自エージェントはカメラのような定置型の路側センサであるので、観測で得られる周辺情報とは、路側センサで捉えられるセンサ情報を意味する。センサ情報生成部２２４ｂは、生成されたセンサ情報をサービスシステムクライアントシミュレータ２３４のサービスメッセージ生成部２３４ａに出力する。
３－４－４．サービスシステムクライアントシミュレータの詳細
サービスシステムクライアントシミュレータ２３４において、サービスメッセージ生成部２３４ａは、３Ｄ物理エンジン２２４のセンサ情報生成部２２４ｂからセンサ情報を取得する。サービスメッセージ生成部２３４ａは、取得されたセンサ情報を含むサービスメッセージを送受信コントローラ２１４のサービスメッセージ送信部２１４ｅに出力する。
４．ＭＡＳシステムによるシミュレーション結果の集約と評価
ＭＡＳシステム１００によりシミュレーションを行うことによって、シミュレーションの対象世界についての様々なデータが得られる。図８は、ＭＡＳシステム１００によるシミュレーション結果を集約し評価するための構成を示す。
ＭＡＳシステム１００は、シミュレーションで得られるデータのログを記憶するデータロガーを各所に備える。エージェントシミュレータ２００には、データロガー２５０，２６０，２７０，２８０が設けられている。データロガー２５０は、送受信コントローラ２１０内のデータログ（コントローラログ）を記憶する。データロガー２６０は、３Ｄ物理エンジン２２０内のデータログ（３Ｄ物理エンジンログ）を記憶する。データロガー２７０は、サービスシステムクライアントシミュレータ２３０内のデータログ（サービスシミュレーションログ）を記憶する。データロガー２８０は、シミュレータコア２４０内のデータログ（シミュレーションコアログ）を記憶する。
センターコントローラ３００には、データロガー３３０，３４０が設けられている。データロガー３３０は、移動メッセージディスパッチャ３１０内のデータログ（移動メッセージディスパッチャログ）を記憶する。データロガー３４０は、シミュレーションコンダクタ３２０内のデータログ（コンダクタログ）を記憶する。
バックエンドサーバ４００には、データロガー４１０が設けられている。データロガー４１０は、バックエンドサーバ４００内のデータログ（サービスシステムログ）を記憶する。
また、ＭＡＳシステム１００は、サービスシステムログ集約部５００、エージェント移動ログ集約部５１０、シミュレーションコアログ集約部５２０、アセット情報データベース５３０、時空間データベース５４０、及びビューワ５５０を備える。これらは、シミュレーション結果評価用のコンピュータにインストールされている。
サービスシステムログ集約部５００には、データロガー２７０，４１０からデータログが集められる。サービスシステムログ集約部５００に集められたこれらのデータログは、サービスシステムに関するデータログである。このデータログから、サービスが正しく提供されたか評価することができる。また、物流ロボットのようなサービス用リソースの稼働率を含むサービス提供上の着目点について評価することもできる。
エージェント移動ログ集約部５１０には、データロガー２５０，２６０，３３０，３４０からデータログが集められる。エージェント移動ログ集約部５１０に集められたこれらのデータログは、エージェントの移動に関するデータログである。このデータログから、エージェントの正常動作を確認することができる。また、エージェントの重なりのような問題の有無も確認することができる。シミュレーションの途中でエラーが発生した場合には、データログからシミュレーション内容が有効と想定される時間範囲を出力することができる。
シミュレーションコアログ集約部５２０には、データロガー２８０とエージェント移動ログ集約部５１０とからデータログが集められる。シミュレーションコアログ集約部５２０に集められたこれらのデータログは、シミュレーションの着目点に関するデータログである。このデータログから、歩行者についてのシミュレーションであれば人の密度、ロビットのシミュレーションであれば内部の判断結果などの着目点について評価することができる。
アセット情報データベース５３０には、ＢＩＭ／ＣＩＭデータ或いはＢＩＭ／ＣＩＭデータから変換された建造物などの固定物の３次元情報と、各エージェントの３次元情報とが格納されている。
時空間データベース５４０には、シミュレーション用の仮想データが格納されている。サービスシステムログ集約部５００、エージェント移動ログ集約部５１０、及びシミュレーションコアログ集約部５２０で集約された各データログに基づく評価結果は、時空間データベース５４０の仮想データに反映される。
ビューワ５５０は、アセット情報データベース５３０に格納されている固定物やエージェントの３次元情報と、時空間データベース５４０に格納されている仮想データとを用いて仮想世界２をモニタに表示する。
５．ＭＡＳシステムの物理構成
ＭＡＳシステム１００の物理構成について説明する。図９は、ＭＡＳシステム１００の物理構成の一例を示す図である。ＭＡＳシステム１００は、例えば、同一のサブネット３０上に配置された複数のコンピュータ１０で構成することができる。さらに、サブネット３０と別のサブネット３２とをゲートウェイ４０によって接続することにより、サブネット３２上に配置された複数のコンピュータ１０までＭＡＳシステム１００を拡大することができる。
図９に示す例では、ソフトウェアであるセンターコントローラ３００は１つのコンピュータ１０にインストールされている。ただし、センターコントローラ３００の機能を複数のコンピュータ１０に分散させてもよい。
また、ＭＡＳシステム１００は、複数のバックエンドサーバ４００を備えている。図９に示す例では、それぞれのバックエンドサーバ４００が別々のコンピュータ１０にインストールされている。ただし、バックエンドサーバ４００の機能を複数のコンピュータ１０に分散させてもよい。また、１つのサーバを複数サーバに分割する仮想化技術によって、１つのコンピュータ１０に複数のバックエンドサーバ４００をインストールしてもよい。
図９に示す例では、１つのコンピュータ１０に複数のエージェントシミュレータ２００がインストールされている。１つのコンピュータ１０の上で複数のエージェントシミュレータ２００を独立して動作させる手法としては仮想化技術を用いることができる。仮想化技術としては仮想マシンでもよいしコンテナ仮想化でもよい。１つのコンピュータ１０に同一種類の複数のエージェントシミュレータ２００をインストールしてもよいし、種類の異なる複数のエージェントシミュレータ２００をインストールしてもよい。なお、１つのコンピュータ１０に１つのエージェントシミュレータ２００のみがインストールされていてもよい。
以上のように、ＭＡＳシステム１００は、単一のコンピュータによる処理ではなく、複数のコンピュータ１０を用いた並列分散処理を採用する。これにより、コンピュータの処理能力によって仮想世界２に搭乗させるエージェントの数が制限されることや、コンピュータの処理能力によって仮想世界２で提供されるサービスの数が制限されることを防ぐことができる。つまり、ＭＡＳシステム１００によれば、並列分散処理による大規模なシミュレーションが可能である。
６．その他
仮想世界２を外から観察するための観察用エージェントを設けても良い。観察用エージェントは、例えば、街角カメラのような定置物体でもよく、カメラを備えたドローンのような移動物体であってもよい。
２ 仮想世界（シミュレーション対象世界）
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４D エージェント
１０ コンピュータ
３０，３２ サブネット
４０ ゲートウェイ
１００ マルチエージェントシミュレーションシステム
２００ エージェントシミュレータ
２０１ 歩行者エージェント用エージェントシミュレータ
２０２ 自律ロボット／車両エージェント用エージェントシミュレータ
２０３ ＶＲ歩行者エージェント用エージェントシミュレータ
２０４ 路側センサエージェント用エージェントシミュレータ
２１０ 送受信コントローラ
２２０ ３Ｄ物理エンジン
２３０ サービスシステムクライアントシミュレータ
２４０ シミュレータコア
３００ センターコントローラ
３１０ 移動メッセージディスパッチャ
３２０ シミュレーションコンダクタ
４００ サービスシステム用バックエンドサーバ

Claims (8)

  1. 相互作用する複数のエージェントを用いて対象世界をシミュレーションするマルチエージェントシミュレーションシステムにおいて
    前記対象世界で利用される複数のサービスを提供するサービスシステム毎に設けられた複数のバックエンドサーバと、
    前記複数のエージェントのエージェント毎に設けられ、第１メッセージの交換によってエージェント同士を相互作用させながら各エージェントの状態をシミュレーションする複数のエージェントシミュレータと、を備え、
    前記複数のバックエンドサーバと前記複数のエージェントシミュレータとは、前記第１メッセージと種類の異なる第２メッセージの交換によって、前記複数のサービスを同時にシミュレーションするように構成され、
    前記複数のエージェントは、
    前記複数のサービスを利用する複数の第１エージェントと、
    前記複数のサービスの提供に用いられる複数の第２エージェントと、を含み、
    前記複数のエージェントシミュレータは、
    前記複数の第１エージェントのそれぞれに設けられ、各第１エージェントの状態をシミュレーションする複数の第１エージェントシミュレータと、
    前記複数の第２エージェントのそれぞれに設けられ、各第２エージェントの状態をシミュレーションする複数の第２エージェントシミュレータと、を含み、
    前記第２メッセージは、
    前記複数の第１エージェントシミュレータのそれぞれから送信される、前記複数の第１エージェントのそれぞれのサービス利用に関する情報を含むメッセージと、
    前記複数のバックエンドサーバのそれぞれから送信される、前記複数の第１エージェントのそれぞれに対するサービス提供状態に関する情報を含むメッセージと、
    前記複数の第２エージェントシミュレータのそれぞれから送信される、前記複数の第２エージェントのそれぞれの動作状態に関する情報を含むメッセージと、
    前記複数のバックエンドサーバのそれぞれから送信される、前記複数の第２エージェントのそれぞれに対する動作指示に関する情報を含むメッセージと、を含む
    ことを特徴とするマルチエージェントシミュレーションシステム。
  2. 請求項１に記載のマルチエージェントシミュレーションシステムにおいて、
    前記複数のエージェントシミュレータと通信し、前記複数のエージェントシミュレータ間の前記第１メッセージの送受信を制御するセンターコントローラを備え、
    前記複数のエージェントシミュレータは、前記複数のエージェントシミュレータ間で前記センターコントローラを介して前記第１メッセージの交換を行い、前記複数のバックエンドサーバとは前記センターコントローラを介さず直接、前記第２メッセージの交換を行う
    ことを特徴とするマルチエージェントシミュレーションシステム。
  3. 請求項１又は２に記載のマルチエージェントシミュレーションシステムにおいて、
    前記第１エージェントシミュレータは、前記第１エージェントの前記複数のサービスのクライアントとしての振る舞いをシミュレーションするクライアントシミュレータを備える
    ことを特徴とするマルチエージェントシミュレーションシステム。
  4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマルチエージェントシミュレーションシステムにおいて、
    前記複数のバックエンドサーバは、前記複数のサービスを連携させるためのメッセージの交換を行う
    ことを特徴とするマルチエージェントシミュレーションシステム。
  5. 相互作用する複数のエージェントを用いて対象世界をシミュレーションするマルチエージェントシミュレーション方法であって、
    前記複数のエージェントのエージェント毎に設けられた複数のエージェントシミュレータの間で第１メッセージの交換を行い、前記第１メッセージの交換によってエージェント同士を相互作用させながら各エージェントの状態をシミュレーションすることと、
    前記対象世界で利用される複数のサービスのサービスシステム毎に設けられた複数のバックエンドサーバと前記複数のエージェントシミュレータとの間で前記第１メッセージと種類の異なる第２メッセージの交換を行い、前記第２メッセージの交換によって前記複数のサービスを同時にシミュレーションすることと、を含み、
    前記複数のエージェントは、
    前記複数のサービスを利用する複数の第１エージェントと、
    前記複数のサービスの提供に用いられる複数の第２エージェントと、を含み、
    前記複数のエージェントシミュレータは、
    前記複数の第１エージェントのそれぞれに設けられ、各第１エージェントの状態をシミュレーションする複数の第１エージェントシミュレータと、
    前記複数の第２エージェントのそれぞれに設けられ、各第２エージェントの状態をシミュレーションする複数の第２エージェントシミュレータと、を含み、
    前記第２メッセージは、
    前記複数の第１エージェントシミュレータのそれぞれから送信される、前記複数の第１エージェントのそれぞれのサービス利用に関する情報を含むメッセージと、
    前記複数のバックエンドサーバのそれぞれから送信される、前記複数の第１エージェントのそれぞれに対するサービス提供状態に関する情報を含むメッセージと、
    前記複数の第２エージェントシミュレータのそれぞれから送信される、前記複数の第２エージェントのそれぞれの動作状態に関する情報を含むメッセージと、
    前記複数のバックエンドサーバのそれぞれから送信される、前記複数の第２エージェントのそれぞれに対する動作指示に関する情報を含むメッセージと、を含む
    ことを特徴とするマルチエージェントシミュレーション方法。
  6. 請求項５に記載のマルチエージェントシミュレーション方法において、
    前記複数のエージェントシミュレータの間では、前記複数のエージェントシミュレータと通信するセンターコントローラを介して前記第１メッセージの交換を行わせ、
    前記複数のエージェントシミュレータと前記複数のバックエンドサーバとは、前記センターコントローラを介さず直接、前記第２メッセージの交換を行わせる
    ことを特徴とするマルチエージェントシミュレーション方法。
  7. 請求項５又は６に記載のマルチエージェントシミュレーション方法において、
    前記第１エージェントシミュレータに設けられたクライアントシミュレータに、前記第１エージェントの前記複数のサービスのクライアントとしての振る舞いをシミュレーションさせる
    ことを特徴とするマルチエージェントシミュレーション方法。
  8. 請求項５乃至７のいずれか１項に記載のマルチエージェントシミュレーション方法において、
    前記複数のバックエンドサーバに、前記複数のサービスを連携させるためのメッセージの交換を行わせる
    ことを特徴とするマルチエージェントシミュレーション方法。
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