国際ソ フ ト ウ ェ ア ロ ボッ ト プロ ジ ェ ク ト に関する 報告 白濱

国際ソ フ ト ウ ェ ア ロ ボッ ト プロ ジ ェ ク ト に関する 報告

白濱 成希*

Survey Report on International Software Robot Project Naruki SHIRAHAMA

Abstract

In this paper we report on the International Software Robot Project in Republic Polytechnic on March 2011. To improve students' programming skill and motivation, Software Robot project is under way in Kyushu-Okinawa district KOSEN. In this project we also examine the communication skill using English. In order to achieve Software Robot Project, we were asked to participate in several polytechnic in Hong Kong and Singapore. We visited several polytechnic and made a presentation of Software Robot Project and demonstration of Rob ocode. We should understand the purpose, and agreed that high educational benefits can be expected. C onsidering various conditions, we decided the 2nd Software Robot Project will be held in Republic Polytechnic. Beforehand we conducted a Robocode contest in the Kyushu-Okinawa region. 5 KOSEN (Kitakyushu, Miyakonojo, Matsue, Yatsushiro and Okinawa), 41 students participated this contest. We set submission deadline of robot program by the end of January. The tournament of Robocode was conducted online. First round robin conducted, the top ei ght students were selected. The four elected students ranging from the semi-finals, the finals were decided by brute four positions.

Keywords: e-learning, Robocode, Java, International exchange, PBL

1. はじめに 1.1. プロジェクト経緯

現在筆者ら が中心と なり 、九州沖縄地区国際ソ フ ト ウ ェ ア ロ ボッ ト プロ ジェ ク ト を 推進し ている 。 松本委員(熊本)が国 際交流、PBL教育、 国際イ ベン ト の企画を 担当し 、 筆者がオ ン ラ イ ン コ ン テス ト サイ ト 、 情報共有イ ン フ ラ 、 国内予選を 担当し ている 。各高専の委員は学内での周知と 学生の指導を 担当し ている 。 活動を 重ね平成21年度、 平成22年度と 国内予 選(九州・ 沖縄リ ーグ ＋α)を 実施し 、 学生を 引率し てシン ガ ポールで交流イ ベン ト を 実施し てき た。平成23年度も 同様の 活動を 予定し ている 。

本稿では筆者のメ イ ン の担当であ る 、ウ ェ ブベース によ る ソ フ ト ウ エアコ ン テス ト サイ ト の構築と 運用、及びシン ガポー ル引率から 得ら れた経験について述べる 。

1.2. 情報処理教育の問題点

情報処理教育に従事する 教員の共通の認識と し て、学生間 の学習レ ベルに大き な差が出る こ と が挙げら れる 。情報処理 が好き な学生は、 教えてない事ま で自分で調べ、 教員も 感心 する 程の習得ぶり を 見せる が、苦手意識を 持っ た学生は簡単 なプロ グ ラ ム でさ えも 満足に動かすこ と が出来ない。高専の 学生は本来優秀な学生が多いのだが、苦手意識を 持っ てし ま い成績が悪く なっ てし ま う ケ ース が非常に多い。

一方ロ ボコ ン やプロ コ ン に従事する 学生は素晴ら し いも のづく り の才能を 見せる 。 勉強が苦手な学生も 、 ロ ボコ ン や プロ コ ン のよ う な 興味を 持て る テ ーマがあ れば意欲を 取り 戻せる のではと いう 考えから 、ソ フ ト ウ ェ アロ ボッ ト コ ン テ ス ト を 開催する こ と を 着想し た。

1.3. PBL教育との関連

本研究の端緒も 九州沖縄地区のPBL教育研究集会で事例報 告し た事がき っ かけであ る 。 本実験は学生に非常に好評で、

こ れま で情報処理には興味を 持て な かっ た 学生も 熱心にソ ース を 読んで改良する よ う になっ た。「 他の学生のロ ボッ ト に勝つ」 と いう 目的を 達成する ために自発的に学習する こ と は、 問題を 発見・ 解決するPBL手法と 相性がよ いと いえ る 。

2. オンライン対戦サイト構築

予算面から 高価な 有償ソ フ ト ウ ェ ア を 用意する のは困難 であ っ た た めPC-UNIXを ベース にシ ス テ ム で構築する こ と を 決定し た。本シス テム はサーバ用途と し てポピ ュ ラ ーであ

るFreeBSDをOSに採用し た。高負荷に強く 安定し て動作する

と いう 実績があ る 。以下はロ ボコ ード のコ ン テス ト サイ ト 構 築に必要なソ フ ト ウ ェ ア群であ る 。

(1) Apache Webサーバ, PHP, MySQL, XOOPS (2) Java実行環境(JRE)開発環境(JDK) Ant

(1)群はCMSであ るXOOPSを 動作さ せる ためWebサーバ、 デ

ータ ベース 、 及びXOOPSが記述さ れている プロ グ ラ ミ ン グ 言語を 実行さ せる ために必要であ り 、シス テム のベース と な る 部分であ る 。

(2)群はXOOPS上でロ ボコ ード の対戦に使われるRoboLeague を 動作さ せる ために必須であ るJava実行/開発環境であ る 。ロ ボ コ ード やRoboLeagueと も にオープン ソ ース で開発さ れて

いる 。RoboLeagueは現在開発が行われていないためJavaの新

し いバージョ ン では警告を 発する 場合があ る 。今後のメ ン テ ナン ス を 考慮し 、 新し いバージ ョ ン のJavaに対応する よ う RoboLeagueのソ ース の修正を 行い、Antを 用いてビ ルド を 行 っ た。

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さ ら にRoboLeagueを コ マン ド ラ イ ン から 起動さ せ、XOOPS のモジュ ールで管理出来る よ うRoboLeague for XOOPSのイ ン ス ト ールを 行っ た。 こ れによ り 、 実験時に教員が手動で対 戦を 行わなければなら なかっ た問題を 、シス テム 上で自動的 に実行出来る 環境が整っ た。 図1に高専やシン ガポールのポ リ テク ニッ ク で実際に使用し たリ ーグ の設定画面を 示す。

図1. リ ーグ の管理画面

2.1. リーグ自動実行

UNIX系OSにはcrontabと いう コ マン ド があ り 、 定時メ ン テ ナン ス 等で実行さ せる コ マン ド を 登録する こ と が多い。 図1 に示すよ う にRoboLeague for XOOPSで作成し た各リ ーグ は 全てコ マン ド で実行出来る ため、各高専の要望に応じ た間隔 で対戦を 更新する 事ができ る 。

リ ーグ が自動実行可能と な っ た 事で大き な メ リ ッ ト が生 ま れた。PBL教育では最初に問題を 提示し 、 その問題に対し てト ラ イ アン ド エラ ーを 繰り 返し ながら 解決へと 導かせ、そ の過程の中で様々な要素を 習得する こ と を 主眼と し ている 。 サン プルロ ボッ ト と の対戦において は自ら のプロ グ ラ ム の 改良状況を 確認する 事ができ る が、他の学生と 競う と いう 要 素がなく 、学生のモチベーショ ン を 維持する こ と は出来ない。

し かし な がら 指導教員が参加者全員のロ ボッ ト を 毎回収集 し 対戦結果を 更新する と いう 作業は非常に労力がかかる 。学 生の要求頻度に応じ た更新間隔を 設定する こ と で、学生のプ ロ グ ラ ム 改良に対する モチベーシ ョ ン を 維持する 事が出来 る 。

自動実行の間隔は短い方がよ いが、サーバのCPU性能や他 のジョ ブの他に、 登録ロ ボッ ト 数に大き く 依存する 。 手動で リ ーグ の終了時刻を 計測する 必要があ る 。10程度の登録の場 合でも 数十分かかる こ と があ る ので、 余裕を 持っ てcrantab を 設定する 必要があ る 。

3. 九州・沖縄地区高専リーグ

本研究の大き な 成果の一つに構築し た シ ス テ ム で実際に 学生へのソ フ ト ウ ェ アコ ン テス ト を 実施し た点であ る 。平成 21年度、平成22年度に実施し た九州沖縄地区高専リ ーグ につ いて報告する 。

3.1. 大会実行手順

全エン ト リ ーロ ボッ ト を 一旦ダウ ン ロ ード し 、ロ ーカ ルの 環境で動作を チェ ッ ク する 。次にサーバ上でリ ーグ 集計を 手 動で行い異常がなければそのま ま 対戦結果と し た。大会実施 前に各校ご と にオープン リ ーグ を 開設し 、参加者は事前に動 作を 確認する こ と が出来たため、今回ま でにサーバで動作し ないロ ボッ ト はほと んど なかっ た。なおリ ーグ 戦は総当り 方 式であ り1対1の対戦形式で行われ、1試合は10本勝負と し た。

なお、フ ィ ールド の大き さ やその他のパラ メ ータ はロ ボコ ー ド のデフ ォ ルト 値と し た。

3.2. 第一回九州沖縄地区高専リーグ実施

平成22年度の九州沖縄地区高専リ ーグ を 実施し た ので報 告する 。2011年1月に実施、41名の学生(沖縄1、 八代7、 松江 2、 都城2、 北九州30)の参加があ っ た。 多数の応募と なっ た ので段階的にリ ーグ 戦を 行い、 順位を 決定し た。 ま ず予選リ ーグ を 行い41中上位24位ま でを 予選突破と し た。さ ら に準決 勝リ ーグ で8位ま で絞り 込み決勝リ ーグ を 行っ た。 予選から 決勝ま で一日で終わら せる 事も 可能であ っ たが、学生のプロ グ ラ ム 学習が目的であ る ため、 リ ーグ ご と に2,3日のソ ース 改良期間を 設けた。

3.3. 第二回九州沖縄地区高専リーグ実施

第一回大会に間に合わなかっ た学生や、再選を 希望する 学 生が多かっ たため、2011年2月に第二回大会を 実施し た。 参 加高専は沖縄(12)、 八代(10)、 北九州(3)、 松江(1)、 都城(1) であ っ た(括弧内は参加学生人数)。全大会と 同様に実施し た。

3.4. 大会実施にあたっての課題・問題点

平成21年度試行的に九州・ 沖縄地区高専リ ーグ 戦を 行っ た た めあ ら かじ め問題点を 認識・ 解決し て いた た め、 平成22 年度の大会では大き な問題はなかっ た。既知の問題点につい て以下に列挙する 。

・事前にサーバで動作を確認しないロボットが投稿された エラ ーロ グ やソ ース コ ード から ラ イ ブラ リ 等が環境や処 理系に依存する 場合に起こ る 事が判明し た。規定違反と し て 失格と する のが妥当であ る が、 今回は手動で全対戦を 行い、

結果を マージし た。 し かし 、 こ れは大変な労力がかかっ た。

・初心者用導入マニュアルが必要だった

平成21,22年度にいく つかの高専を 訪問し 、 ロ ボコ ード の 説明会を 行っ た。説明会に参加し た学生はロ ボッ ト の作成に 関し て抵抗がないが、そう でない学生にと っ ては参加のハー ド ルは若干高いも のと なっ た。 こ の問題を 解決する ために、

ロ ボコ ード の作成と オン ラ イ ン ソ フ ト ウ ェ ア コ ン テス ト に 参加出来る よ う になる ために入門用コ ン テン ツ を 作成し た。

以下にその章立てを 示す。1,5節がコ ン テス ト 参加に関する 項目であ り 、2,3,4節が通常のロ ボコ ード 入門と なる よ う に 構成し ている 。

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1. 新規アカ ウ ン ト 登録編 2. 入手編、3. 設定編、4. 開発編 5. アッ プロ ード 編

本コ ン テ ン ツ はPDFと し て 本研究のWebサイ ト から ダ ウ ン ロ ード 可能であ る 。

4. 国際交流について

高専と シ ン ガポールのポリ テ ク ニ ッ ク と の交流協定に基 づいて国際交流を 行っ ている 。平成21年3月と 平成22年3月に リ パブリ ッ ク 校の協力のも と 交流イ ベン ト を 実施し た。リ パ ブリ ッ ク 校は積極的にPBL手法を 導入し ており 、 本研究の取 り 組みを 実現する 環境と し て適し ていた。

現地では自己紹介、PBL導入講義、 ロ ボコ ード 説明、 プレ ゼン テーショ ン 、 交流イ ベン ト 、 交流対戦と いう 流れで、 約 一週間かけて実施し た。本研究で作成し たオン ラ イ ン 対戦サ イ ト も 使用し たが特に大き な問題は見受けら れず、国内だけ でな く 国際交流のイ ベン ト でも 実用レ ベルにあ る こ と を 確 認し た。 図2,3に講義の様子を 、 図4,5に演習風景を 示す。

図2. 現地での講義の様子1

図3. 現地での講義の様子2

こ れま での九州沖縄地区高専の取り 組みは、予算や人員の 関係から イ ン タ ーネッ ト を 活用し オン ラ イ ン 上での国際交 流を 実施し よ う と いう も のであ っ たが、う ま く いかなかっ た。

今回作成し た オン ラ イ ン 対戦サイ ト や参加のた めのコ ン テ

ン ツ も なく 、ま た二国間の学生の交流も 電子メ ールや電子掲 示板だけであ っ た。 ペアでプロ グ ラ ム を 作成し 、 国際的コ ミ ュ ニ ケ ーシ ョ ン によ る プロ グ ラ ミ ン グ 教育と いう 我々の目 標は達成出来なかっ た。

今回の取り 組みに対し 、学生に感想を 求めたと こ ろ 非常に 有意義であ る と いう 意見が殆ど だっ た。継続し た取り 組みに よ り 、 参加高専学生へも 徐々に浸透し 、 国際交流参加人数は 6名から9名へと 増加し た。 ま た国内においても 、 ロ ボコ ード 講習会開催は2校から4校へと 増加し た。

5. おわりに

一連の取り 組みによ り 、 オン ラ イ ン 対戦とPBL教育と いう 新し いス タ イ ルのe-learningを 提案する こ と が出来た。ま た国 際交流においても 有効な手法であ る こ と を 確認し た。し かし ながら いく つかの課題も 残っ ている 。

平成22年度は対戦映像配信にも 取り 組んだ。手動で動画を 作成し ての配信に関し ては問題なかっ たが、リ アルタ イ ム 配 信の自動化について は時間と コ ス ト の面から 実現する 事は でき なかっ た。今後よ り 学生のモチベーショ ン を 高める よ う 改善し ていく 。

5.1. 今後の課題

ま た 当初SNSサイ ト を 立ち 上げ交流を 支援する 予定であ っ たがFacebookの普及が予想を 超えて進み、 現在イ ベン ト を 経験し た学生の交流はFacebook上で行われている 。 今回構築 し た シ ス テ ム をFacebook上に連携ア プリ ケ ーシ ョ ン を 作成 する こ と で解決する こ と ができ る も のと 思われる 。 平成23年度も 昨年度と 同じ ス ケ ジ ュ ールでロ ボコ ード に関 する イ ベン ト を 実施する 予定であ る 。九州・ 沖縄地区高専リ ーグ を 平成24年1月に実施する 。 九州・ 沖縄地区の高専が主 であ る が、 それ以外の地区の高専の参加も 受け付けている 。 ま た3月にはシン ガポールでの国際交流イ ベン ト を 実施すべ く 、 現在交渉を 進めている 。

ロ ボコ ード やイ ベン ト 情報は下記のサイ ト で提供し ていく 予定であ る 。

Robocode オン ラ イ ン 対戦サイ ト http://w3-itss.kct.ac.jp/itss/

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図2. シン ガポールでの演習風景1

図3. シン ガポールでの演習風景2

参考文献

[1]. SHIRAHAMA Naruki, “Impression on the International Software Robot Project”, 4th International Symposium on Advances in Technology Education (Kagoshima), 28th, Sep.

2010.

[2]. 白濱成希、”国際ソ フ ト ウ ェ アロ ボッ ト プロ ジェ ク ト 報 告”、 第30回高専情報処理教育研究発表会、2010年8月 27日

[3]. SHIRAHAMA Naruki, “An Approach to the Web Based Programming Learning System”, 3rd International Symposium on Advances in Technology Education (Singapore), 22th, Sep. 2009.

[4]. 白濱成希、”ロ ボコ ード コ ン テ ス ト サイ ト の構築と 運 用”、第29回高専情報処理教育研究発表会（ 長野） 、2009 年8月27日

[5]. 白濱成希、”ロ ボコ ード コ ン テス ト サイ ト の構築につい

て”、第28回高専情報処理教育研究発表会（ 一関） 、2008 年8月28日

[6]. IBM Robocode Supporters, M. Tachibori, R. Sugihara, K.

Masumitsu, Y Kajinaga and M. Koyanagi. “ROBOCODE BIBLE” (in Japanese), Gijhutsu Hyouronsha. 2003.

50 北九州工業高等専門学校研究報告第45号（ 2012年1月）

（ 2011年11月7日 受理）