NHK北の海のホッケが舞う～群れ、その神秘の物語～を見た

11月1日に再放送で再度「北の海にホッケが舞う～群れ、その神秘の物語～」を見た。
なんといっても福岡伸一さんの解説がいろいろ面白い。
NHKドキュメンタリー - プレミアムカフェ　北の海にホッケが舞う～群れ、その神秘の物語～

ハイビジョン特集　北の海にホッケが舞う～群れ、その神秘の物語～（初回放送：２００９年）食卓や居酒屋でおなじみの魚、ホッケは、水温の低い地域の海底に生息しているが、その生態は意外と知られていない。北海道・奥尻島の海では、毎年、数万匹のホッケが作る神秘的な“ホッケ柱”を見ることができるというが、そこでは何が行われているのか？そして何のためにホッケは“柱”を作るのか？水中カメラが密着してその謎に迫る。

デイリーモーションに番組の動画がありました。
デイリーモーションのリンク＃１
デイリーモーションのリンク＃２
さて、この番組の中でホッケが柱のように渦を作って、プランクトンを集める群れの行動が話題になるのだが、その中でコンピューター・アニメーターのクレイグ・レイノルズのクレイグ・レイノルズが、このような群れの行動をコンピュータのシミュレーション位よって見事に再現する様子も紹介された。
プログラミングの基本ルールは「隣り合う鳥たちよりも前に出る」「隣り合う鳥たちと一定の距離を取る」「ほかの鳥たちが目指す平均的な方向に整列する」というシンプルなものだ。このような単純なルールによって、生き物の群れが再現できるというのは、驚きだ。当初は、誰かリーダーみたいな指示するものがいて、その指示に群れの個々が従っていくことによって、自然界の鳥の群れや魚の群れの行動が説明できると思っていたのが、見事に違っていたようだ。これは、まさに人間の進化の過程もそのひょうにして進んできたことを想像させる。福岡先生は、人間の細胞は、「おれは心臓になる」との隣の細胞は、その空気を読んで「俺は肝臓になる」のように作られると言っていて、不思議だとと言っていたけど、まさにそれと似たことが自然界の生き物の群れで起きているのだ。面白い！。
そのことが下のWiredの記事で詳しく紹介されている。
「群れ」の科学｜WIRED.jp

群れ」に魅せられた研究者たちの群れは、特定のリーダーも包括的なプランもないまま、ニューロンから人類まであらゆる対象で、局地的な接触が巨大な集団行動となるいくつもの規則を発見している。ありえないくらい複雑に見える行動が、実は拍子抜けするほど単純な土台の上に成り立っていることがあるのだ。

それらの規則を応用すれば、がん細胞がどうやって増殖するのかということから、脳はどのように動いているのか、さらには自動操縦の未来自動車がハイウェイをどのように通行するかということまで、あらゆることを説明できるようになるかもしれない。そこで重要なのは、個々の個体の行動よりも、集まった個体が全体でどのような行動を取るかという点だ。

16年後、コンピューター・アニメーターのクレイグ・レイノルズは、アニメ化された大きな集団の動きをコンピューターグラフィックスで自律的に動かす方法に着手する。そのような効果的なアルゴリズムがあれば、アニメの制作時間や予算を大幅に削減できるだろう。

「BOIDS」と名付けられたこのソフトウェアは、鳥の群れを模倣するような仮想エージェントを生み出した。BOIDSの鳥たちは障害物を避けながら本当に飛んでいるような動きを見せるが、このソフトウェアの核となるのは「隣り合う鳥たちよりも前に出る」「隣り合う鳥たちと一定の距離を取る」「ほかの鳥たちが目指す平均的な方向に整列する(整列の度合いはある鳥の飛ぶ方向がほかの鳥たちの方向とどれほど一致しているかの尺度となる)」という単純な3点の規則だ。

以下にシミュレーションお礼が紹介されている。３つのシンプルな法則でこのような動きが再現することは興味深い。
ボイド（boid）による群れ生成アルゴリズムの実験プログラム

魚群（Boids）のシミュレーション

以下によれば、python3で逆流みたいなので、ソフトをいじってみたくなった。
ボイド (人工生命) - Wikipedia

ボイド(Boids)は、アメリカのアニメーション・プログラマ、クレイグ・レイノルズが考案・作製した人工生命シミュレーションプログラムである。名称は「鳥もどき(bird-oid)」から取られている。

スイミーを再現したい！ ～群れアルゴリズム Boids～ - Qiita

群れをシミュレーションするアルゴリズムで，鳥もどき（birdoids）を略して Boids と呼ばれます．このアルゴリズムでは3つのルールだけで群れを表現します． Batman Returns (1992) のワンシーンでは，コウモリの群れが本物みたいに飛んでいます！

たぶん、自動運転なども、この考えは使っているんだろう。面白い。
他にもいくつかのサイトで紹介されている。
Boidsシミュレーション - WonderPlanet DEVELOPER BLOG

こんにちは、エンジニアの成田です。
以前のアリのフェロモントレイルに続き、今回も人工知能のシミュレーションを行ってみます。今回は人工生命のアルゴリズムとしてはメジャーであるBoidsを取り上げます。

UnityでBoids(ボイド)をシミュレーションする – beizのノート

Unityを使って、Boidバードを飛ばしてみました。
簡単ですが方法を説明します。
Boidsとは、多数の個体からなる群れの集団運動を、各個体に3つのルールを与えてシミュレーションするアルゴリズムです。Craig Reynolds 氏により1986年に提案されました。

t-pot 『水族館を作ろう:BOIDの基本』

■基本原理
Craig Raynolds は、1987 年の SIGGRAPH で、 「Flocks, Herds, and Schools : A Distributed Behavioral Model」を発表しました。
この論文は、３つの理解しやすいルールを規定するだけで、動物の群れをシミュレーションできるというものです。
そのルールとは、
Separation (引き離し) ： 一定距離より近くに間を取らない
Alignment (整列) ： 仲間とスピードと方向を合わせる。
Cohesion (結合) ： グループの中心へ向かおうとする。
です。

BOIDSとは

09.03 BOIDSとは
「群れ」を扱うときに必ず登場してくるアルゴリズムが「ボイド」であります。少なくともAIいわしを作成する上には欠かせないことなので詳しく見てみましょう。
【ボイド (⼈⼯⽣命)】　ウィキペディア引用
「ボイド(Boids)は、アメリカのアニメーション・プログラマ、クレイグ・レイノルズが考案・作製した⼈⼯⽣命シミュ レーションプログラムである。名称は「⿃もどき(bird-oid)」から取られている。