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title : RRS Tutorial 1
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# RoboCupRescue Simulation Tutorial 1

Author:
* 愛知工業大学 大学院 宮本 (e-mail: aitk15121kk[at]outlook[dot]com)
* 愛知工業大学 大学院 日下

:::warning
**NOTE:** 愛知工業大学 AIT-Rescueが内部で使用しているチュートリアル用のドキュメントです．
非公式です．公式ドキュメントは関連リンク最後の先にまとめています．
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:::info
**NOTE:** 欲しい情報があれば(可能であれば)追記します．メールを下さい．
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## 関連リンク
* RRS Tutorial 1 - 導入編
* [RRS Tutorial 2 - 環境構築 & タスク決定編](https://hackmd.io/@f7c-HYEQTiygEJma8JWbjQ/Hytr_wLf7)
* [RRS Tutorial 3 - クラスタリング編](https://hackmd.io/@f7c-HYEQTiygEJma8JWbjQ/SyWm6r24H)
* [RRS Tutorial 4 - サーチ対象決定編](https://hackmd.io/@f7c-HYEQTiygEJma8JWbjQ/Sy5ydo2Lr)
* [RRSに関する情報置き場](https://hackmd.io/@f7c-HYEQTiygEJma8JWbjQ/SJDghjVbH)

## はじめに
RoboCupRescue Simulation (RRS) は仮想都市上で，複数体の人工知能ロボット(エージェント)を用いた災害救助活動のシミュレーションがおこなえるプラットフォームです．
ユーザはエージェントを操作するプログラムを開発することで，そのエージェントがおこなう災害救助活動の成果を測ることができます．

本資料では，RRSを利用する目的として次の事を想定しています．
* RoboCupでおこなわれる競技への参加
* マルチエージェントシステムのベンチマークシステムとしての利用

## シミュレーションの見方
###### 動画
{%youtube 6UcvwmZvPV0 %}

神戸のある区画を舞台とした，災害救助シミュレーションの動作を記録した動画です．
この動画では，初心者向けに分かりやすくするため，各要素のアイコンをいらすとやの画像で置き換えています．

### 災害に関する要素
| 動画の表現 | 実際の表現 | 名称 | 概要 |
| :-: | :-: | :- | :- |
|  |  | **建物** | 都市を構成する建物です．一部の特殊な建物を除き火災や倒壊が発生します． |
|  |  | **火災** | 建物に火災が発生している様子です．色が濃いほど，より強い火災が発生しています． |
|  |  | **倒壊** | 建物に倒壊が発生している様子です．色が濃いほど，より強い倒壊が発生しています．火災と共存します． |
|  |  | **道路** | 建物間をつなぐ道路です．道路を通行不能にする瓦礫が発生します． |
|  |  | **瓦礫** | シミュレーション開始時や余震後に発生して，道路上の通行を妨げる瓦礫です． |
|  |  | **市民** | 都市に存在する市民を模したエージェントです．建物の火災や倒壊によりダメージを負うことで移動不能になり，最終的に死に至ります．残りの体力が少なくなるほど，黒色に近づきます． |

### 災害救助活動をするエージェント
| 動画の表現 | 実際の表現 | 名称 | 概要 |
| :-: | :-: | :- | :- |
|  |  | **消防隊** | 自身の中に貯水している水を用いて火災の消火が可能です． |
|  |  | **土木隊** | 矩形範囲選択による瓦礫の除去が可能です． |
|  |  | **救急隊** | 建物の倒壊により埋没したエージェントを掘り返して，避難所へ搬送することが可能です． |

これらのエージェントも市民と同様に建物の火災や倒壊によりダメージを負い死に至ります．
ただし，埋没している場合を除き，移動不能になることはありません．

### それ以外の特殊な要素
| 動画の表現 | 実際の表現 | 名称 | 概要 |
| :-: | :-: | :- | :- |
|  |  | **避難所** | エージェントのダメージを無効化できる建物です．救急隊は，ダメージを負った市民をここに運ぶことを目的とします．消防隊が水を補給することも可能です． |
|  |  | **ガソリンスタンド** | 火災が発生した瞬間に爆発する建物です．爆発すると周辺一定距離以内の建物に火災が広がります． |
| - | | **給水栓** | 消防隊が水を補給することができる道路です．避難所よりも補給効率が悪いです． |

実は，他にも特殊な要素として各種エージェントの司令所が存在しますが，競技では使用する大きな利点がありません．
そのため，ここでは説明を省きます(動画にも登場していません)．

## エージェントを操作するプログラムによる違い
###### 動画
{%youtube QtS8GhVb7pI %}

エージェントを操作するプログラムによって，災害救助活動の成果は変化します．
この動画では全く同じ環境で，左右2種類のプログラムを動作させています．
プログラムの違いにより，大きく火災の延焼度合いが変化していることが分かります．

## スコア
シミュレーションの結果は火災や市民の状態から，1個の数値として表現されます．
この数値はスコアと呼ばれます．
シミュレーション開始時に最大値を示し，次第に減少していきます．

###### 計算式
$$
スコア = \left(市民の生存数 + \frac{市民の総残存体力}{市民の総最大体力}\right)
\sqrt{\frac{火災の度合いで重み付けられた建物の総面積}{建物の総面積}}
$$

この計算式より，次のことをエージェントが目指すことにより，高いスコアが得られます．
* 市民の生存数をできる限り維持する
* 建物の火災をできる限り防ぐ

一方で，計算式には登場しますが，次のことを目指しても他要素に比べて影響が小さいです．
* 市民の残存体力を高い状態で維持する