07. artisocレシピブックポテンシャル法を高速化しよう

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07. artisoc レシピブック　ポテンシャル法を高速化しよう

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ポテンシャルはいつ計算するとよいでしょうか？「 06. artisoc レシピブック」では、全てのお客さまのポテンシャ

ルを毎ステップ計算しています。商品棚やレジの位置は動かないので、来店時もしくは目的地に到着

したタイミングでポテンシャルを計算すれば、計算負荷を減らすことができます。

モデルを改造して、ポテンシャル法を高速化しましょう。

・目次① ポテンシャル法とは？（再掲）② 店舗内の買い回り行動（再掲）③ ツリーに変数を追加する④ 入口からお客さまが来店する⑤ お客さまの買い回り行動を定義する

⑥ Potential を初期化する⑦ Potential に従い、方向を取得す

る⑧ 商品棚の到達確認を行う⑨ PotentialArray から値を取得す

る⑩ シミュレーションを実行する

（再掲）


① ポテンシャル法とは？（再掲）高いところから低いところへボールが転がっていくことを利用した探索方

法です。ポテンシャル法で最短経路を取得する手順

① 出発地と目的地を決めます。② 空間をメッシュ状に切り、各座標に Potential 値を持たせます。③ 目的地の Potential 値に「 1 」を代入します。④ Potential 値を持つ座標の周り４方向（上下左右）のうち、値を持たない座標の

Potential 値に「＋１」した値を代入します。⑤ 出発地の Potential 値が代入されるまで④を繰り返します。⑥ 出発地の Potential 値（例えば「ｎ」）から、「ｎ－１」の値を順番に辿れば

最短経路になります。

　※目的地が複数あるときは、どうなるか試してみましょう。

4 4 5 4 5 6 4 5 6 7 4 5 6 73 3 4 3 4 5 3 4 5 3 4 5 7 3 4 5 7

2 2 3 2 3 4 2 3 4 2 3 4 6 2 3 4 6 2 3 4 61 1 2 1 2 3 1 2 3 4 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

は目的地は出発地は障害物

1

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② 店舗内の買い回り行動（再掲）スーパーマーケットを例に、お客さまの買い回り行動を考えます。

① お客さまは買い物リストを持っています。② 入口から入店します。③ 店舗の中には、商品棚が並んでいます。④ 買い物リストの中から一番近くにある商品棚まで移動します。⑤ 商品棚に到着したら、次の商品棚まで移動します。⑥ すべての商品を買い物カゴに入れたら、レジで精算します。

★ 商品１

★ 商品２★ 商品３

★ 入口

★ レジ


③ ツリーに変数を追加するシミュレーションに必要なエージェントと変数を追加します。

ツリーの「 Person 」を右クリックして、「変数の追加」を選択します。

変数名：　 PotentialArray ：文字列型

※PotentialArray には、 Universe.Map.Potential で　保持している Potential 値をカンマ区切りで行・列の順で格納します。

　お客さまの頭の中に店舗マップがあるイメージです。


④ 入口からお客さまが来店するPotential 値を計算して、 PotentialArray に格納します。

ツリーの「 Entrance 」を右クリックして、「ルールエディタ」を選択します。

Sub create_person(){

@set_potential(personAgt.X, personAgt.Y, personAgt.ShelfArray) personAgt.PotentialArray = @get_potential_array()}

・・・ポテンシャルを計算する・・・ポテンシャルをカンマ区切りの文字列に　　変換して PotentialArray に格納する

※省略


⑤ お客さまの買い回り行動を定義するPotential 法に従って、買い回り行動を行います。

ツリーの「 Person 」を右クリックして、「ルールエディタ」を選択します。

Agt_Init { init_potential()}

Agt_Step { My.Direction = get_potential_direction() Forward(My.Speed)

If Universe.Map.Floor(My.X, My.Y, 0) <> 0 Then Forward(-1 * My.Speed) End If

check_shelf() check_register()}

・・・ Potential を初期化する　　ポテンシャルの計算は前述の Entrance ルールの　　 create_person で行う

・・・ Potential に従い、方向を取得し、　　一歩前に進む

・・・歩行可能エリアでない場合は、　　一歩後ろに下がる

・・・目的地の到達確認を行う


⑥ Potential を初期化するSub init_potential(){ Dim oneAgt As Agt Dim personAgtSet As AgtSet Dim i As Integer Dim j As Integer

For i=0 To GetWidthSpace(Universe.Map) - 1 For j=0 To GetHeightSpace(Universe.Map) - 1 If Universe.Map.Floor(i, j, 0) == 0 Then Universe.Map.Potential(i, j, 0) = 0 Else Universe.Map.Potential(i, j, 0) = -1 End If Next j Next i}

・・・空間上の全ての座標の「 Floor 」の値をチェックし、　　 0 （歩行可能エリア）であれば、 Potential の値を「 0 」、　　 0以外であれば、 Potential の値を「 -1 」に初期化する

　※他の Person の立ち位置を歩行可能エリアから　　除外する処理を削除する。


⑦-1 Potential に従い、方向を取得するFunction get_potential_direction() As Integer{ Dim tmpX As Integer Dim tmpY As Integer Dim tmpPotential As Integer Dim minPotential As Integer Dim minTmpX As Integer Dim minTmpY As Integer Dim i As Integer minPotential = get_potential_value(My.X, My.Y) minTmpX = My.X minTmpY = My.Y For i=0 To 4 - 1 If i==0 Then tmpX = My.X - 1 tmpY = My.Y ElseIf i==1 Then tmpX = My.X + 1 tmpY = My.Y

・・・ PotentialArray から値を取得する

・・・周囲４方向（上下左右）を検索する


⑦-2 Potential に従い、方向を取得する ElseIf i==2 Then tmpX = My.X tmpY = My.Y - 1 ElseIf i==3 Then tmpX = My.X tmpY = My.Y + 1 End If If @check_inner_space(tmpX, tmpY) == True Then If Universe.Map.Potential(tmpX, tmpY, 0) > 0 Then tmpPotential = get_potential_value(tmpX, tmpY) If tmpPotential < minPotential Then minPotential = tmpPotential minTmpX = tmpX minTmpY = tmpY End If End If End If Next i Return(GetDirection(CInt(My.X),CInt(My.Y), CInt(minTmpX), CInt(minTmpY),

Universe.Map))}

・・・座標が空間内であることを確認する・・・歩行可能エリアであることを確認する・・・ PotentialArray から値を取得する・・・より小さい Potential を持つ座標を　　取得する

・・・取得した座標を方向に変換する


⑧ 商品棚の到達確認を行うSub check_shelf(){

※省略

If hitFlag == True Then If CountToken(My.ShelfArray) == 1 Then My.ShelfArray = "" Else My.ShelfArray = Left(tmpShelfArray, Len(tmpShelfArray) - 1) End If

init_potential() @set_potential(My.X, My.Y, My.ShelfArray) My.PotentialArray = @get_potential_array() End If End If}

・・・商品棚に到着したときは、　　当該の商品棚の ID を　　 ShelfArray から削除する

・・・ Potential 値を計算して、　　 PotentalArray に格納する


⑨ PotentialArray から値を取得するFunction get_potential_value(targetX As Integer, targetY As Integer) As Integer{ Dim pos As Integer Dim potentialToken As Integer pos = targetX + targetY * GetWidthSpace(Universe.Map) potentialToken = CInt(GetToken(My.PotentialArray, pos))

Return(potentialToken)}

・・・指定した座標について、　　 PotentialArray から値を取得する


⑩ シミュレーションを実行する（再掲）シミュレーションを実行します。

ツールバーの [ 実行 ]-[ 実行 ] を選択します。

• 店舗内のお客さまの動きを表現する。• 商品棚には番号がふられている。• お客さまは、買い物リストを持ち、当該

の商品棚（番号）に到着すると、リストから消される。

• 全ての買い物が終わると、レジに移動して終了する。

• Potential の値を表示する。• 色の薄いところが目的とする商品棚であ

る。• ポテンシャル法では、自分の立ち位置ま

で計算した後、計算を打ち切るため、（近場であれば）高速に経路探索ができる。

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