このページについて
ミニ四駆をご存じでしょうか。
単3電池2本と親指サイズのモーターながら凄まじいスピードで走る自動車模型で、
親子で楽しめることから、1980年代の登場より現在も愛されているおもちゃです。
このミニ四駆を題材としたアニメ「爆走兄弟レッツ&ゴー!!」(1994年~1998年)の中で「GPチップ」というパーツが登場します。
レースの状況や、マシンの持ち主からの掛け声・感情をもとに、マシン自らが判断して走行出来る様にするというAIパーツです。
これにより、レース中にレーサーやマシンに起きた出来事がレース展開にドラマティックに反映される様に描かれています。
当時少年だった私にとって夢の様なパーツでしたが、2020年現在、COTOHA APIで作れるのではないか？と思い、試してみました。
COTOHA APIとは？
自然言語処理・音声処理を対象としたAPIプラットフォームです。
言語処理の基本である音声認識、構文解析のみでなく、照応解析や感情分析、文章類似度など、多様な処理ニーズをAPIで手軽に利用出来るようにしてくれています。
機能概要
ミニ四駆は車です。
前進や右折などの「動作」と、加速の良さなどの「性能」が要素になります。
COTOHA GPチップを搭載する事で、以下の機能が備わることを目指します。
- 持ち主の指示や檄によってマシンの動作を変える
- 持ち主の発言から感情を推定しマシンの性能を変える
実装
| 環境 | サービス/バージョン |
|---|---|
| 実行環境 | Windows10 |
| 開発環境 | eclipse Pleiades |
| 開発言語 | Java 11 |
| Framework | SpringBoot 2.1.3 |
準備：COTOHA APIを使えるようにする
以下のページを頼りにしました。感謝。
- COTOHA API の構文解析 を Java で利用してみる
- API認証から構文解析のString Jsonの取得まで解説してくれています。
- JSONのパースに対する記事もありますが、jsonschema2pojoで汎用的に作成出来る様にしていく方針がおすすめです。
- jsonschema2pojoでResponce用のPOJOを作成する
- サンプルレスポンスを貼り付けて実行することで当該API用のオブジェクトプログラムを生成してくれます。
- 出力されたプログラムそのままJavaプロジェクトに持っていくだけでOKです。
１．持ち主の指示や檄によってマシンの動作を変える
- 事前にマシンの動作と代表的な指示のパタンを定義します。
- 持ち主の発言を入力として文タイプAPIにかけ、発言が「命令」かどうかを判定します。
- 命令だった場合、発言を類似性判定APIにかけ、マシンの知っている指示のどれにあてはまる（と思われる）かを判定します。
１．１．マシンの動作と代表的な指示パタンを初期登録する
以下の様に、動作と指示語の組をマスタクラスに登録しておきます。
| 動作 | 初期登録しておく指示例 |
|---|---|
| 加速する | 加速しろ、行け、負けるな、頑張れ、抜け |
| 減速する | 減速しろ、待て、前を譲れ |
| 前進する | 走れ、動け |
| 後進する | 下がれ、バックしろ |
| 停止する | 止まれ、ストップだ |
| 右に寄る | 右だ、右に寄れ |
| 左に寄る | 左だ、左に寄れ |
| 右折する | 右に曲がれ |
| 左折する | 左に曲がれ |
| 前の機体の後ろに移動する | 引っ張ってもらえ、ついていけ |
| 後ろの機体の前に移動する | 引っ張れ、連れて行け、抜かせるな |
| 必殺技の動きをする | バスターターンだ |
１．２．文タイプを特定する
文タイプAPIでは、入力された文が「叙述/質問/命令」のいずれにあてはまるかを返却します。
さらに小分類として「挨拶/情報提供/約束/...」など行為種別を返却します。
「叙述-情報提供」と「命令」の2種類が「指示」に相当する場合が多く、この2種類が返ってきた場合に動作判定へ移る仕様としました。
１．３．どの動作をすべきか判定する
類似性判定APIでは、入力された2文間に対して意味ベースでの類似度を返却します。
例えば、「踏ん張れ」と発言した場合、事前に登録した語の中で最も類似度スコア（MAX1.0）の高い語は「頑張れ」の0.98321015です。
この結果、マシンは「加速する」動作を選択します。
２．持ち主の発言から感情を推定しマシンの性能を変える
モータや電池など、物理的なセッティングによる性能に対して、それをどの程度引き出すことが出来るかを制御する、という考え方になります。
- 事前にマシンの性能と感情の関係を定義しておきます。
- 持ち主の発言を感情分析APIにかけ、結果をもとに性能を更新します。
２．１．感情と性能のマッピングを定義する
感情分析APIではポジティブ/ニュートラル/ネガティブと以下の感情ラベルを返却します。
性能は最高速/加速/コーナリングの3要素。また、レッツ&ゴーでは2チームで複数台のマシンが走行する形式が多いため、独走or並走の嗜好性も持たせるようにします。
| 感情 | 最高速 | 加速度 | コーナリング | 独走主義 | 並走主義 |
|---|---|---|---|---|---|
| ニュートラル | - | - | - | - | - |
| ポジティブ | UP | UP | - | - | - |
| ネガティブ | - | DOWN | UP | UP | DOWN |
| 喜ぶ | UP | - | - | DOWN | UP |
| 怒る | UP | UP | DOWN | UP | DOWN |
| 悲しい | DOWN | UP | DOWN | UP | DOWN |
| 不安 | - | DOWN | UP | DOWN | UP |
| 恥ずかしい | DOWN | UP | UP | DOWN | UP |
| 好ましい | UP | DOWN | UP | - | - |
| 嫌 | - | DOWN | UP | - | - |
| 興奮 | UP | UP | DOWN | UP | DOWN |
| 安心 | DOWN | - | UP | DOWN | UP |
| 驚く | - | UP | DOWN | - | - |
| 切ない | DOWN | - | UP | DOWN | UP |
| 願望 | UP | - | DOWN | UP | DOWN |
２．２．発言を入力として性能を更新する
- 感情分析APIに発言を入れて結果を受け取ります。
- 各性能の初期値を0.5(50%)、UPを踏む度に5%上昇、DOWNを踏む度に5%減少させます。
- 上限は1.0(100%)、下減は0.2(20%)とします。
デモ
ソースはGitHubに上げています。
JavaでCOTOHA APIを使ってみたい方はサンプルプログラムとして参考ください。
####マシンの動作を決める
http://localhost:8080/instruction?sentence="入力文" でPOST
{
"result" : {
"modality" : "imperative",
"dialog_act" : [ "directive" ]
},
"status" : 0,
"message" : ""
}
0.95615417:行けバックブレーダー：つれて行け：前の機体の前に移動する
0.9904602:行けバックブレーダー：ついていけ：前の機体の後ろにつく
0.99924904:行けバックブレーダー：行け：加速する
####マシンの性能を更新する
http://localhost:8080/instruction?sentence="入力文" でPOST
俺はごめんだぜ、このレースに勝って最高の賞金と名誉を手に入れてみせる！
Positive
ごめん:悲しい
勝って:P
最高:P
名誉を手に入れてみせる:P
文全体の「Positive」判定と「ごめん」の感情が性能に反映されます。
※「P」はポジティブの極性（根拠情報）と思うため性能には特に反映させない。
※「ごめんだぜ」はどちらかというと「嫌」が正しい分類な気もしますが、今回はやむなし。
{
"maxSpeed": 0.55,
"acceleration": 0.75,
"cornering": 0.40,
"runaway": 0.60,
"parallelRunning": 0.40
}
何回か色々な言葉を投げかけた結果。この様に性能がチューニングされていく。
今後の課題
- 主語を理解する（「自分」への命令であることを特定出来るとより良い）
- 他者を認識する（「トライダガーについていけ」など）
- 誤りを学習する（判定結果に対して「違う、加速だ」など追加の指示を与えることで、登録語を増やしたり減らしたりする）
など
おわりに
土屋博士は言いました。
「マシンは子供達が成長させる。子供達を無視して【より速いマシン】は誕生しない」
2020年現在、マシンへの情熱はタイヤやローラーなど物理的なキッティングが主流となっています。
今後、言葉を使ったキッティングが加わる様になると、より熱い展開が生まれそうですよね。
