最強のゲームAIを作る|ステートマシンで行動制御を極める

シミュレーションゲームの作り方

ゲームAIは、状態ごとに整理すると管理しやすくなります。

ステートマシンパターンが、実装の核心です。

この記事では、設計から実装まで詳しく解説します。

この記事でわかること

  • ステートマシンの基本概念
  • 状態の定義と遷移
  • SRPGでの実装例
  • アクションゲームでの実装例
  • 実装例とコード
ゲーム開発講師
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ステートマシンは、AIの行動を明確にします。状態を分けることで、デバッグもしやすくなります。

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ステートマシンの基本概念

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ゲーム開発において「賢いAI」とは、状況に合わせて迷いなく行動を選択できるAIを指します。

しかし、AIに複雑な動きをさせようとすればするほど、プログラムはスパゲッティのように絡まり、予期せぬバグを生みがちです。

そこで登場するのが「ステートマシン(有限状態機械)」です。

これは、AIの複雑な頭脳を「現在の状態」というシンプルな箱に分けて整理する設計手法です。

なぜこの手法が最強のAIを作る鍵となるのか、その基本構造を見ていきましょう。

ステートマシンを構成する「最強の3要素」は以下の通りです。

  • 状態(State):AIが今まさに何をしているか(例:のんびり待機、必死に追跡、怒りの攻撃)。一度に取れる状態は必ず「1つだけ」に限定するのがポイントです。
  • 遷移(Transition):状態を切り替えるための「きっかけ」です。「プレイヤーが視界に入った」「HPが半分になった」といった条件がこれにあたります。
  • アクション(Action):それぞれの状態で実行される具体的な処理です。待機中なら「アニメーション再生」、追跡中なら「経路探索」といった具合に、役割を明確に分離します。

なぜステートマシンが「最強」の設計なのか?

ステートマシンが最強と言われる最大の理由は、「AIの振る舞いを100%コントロール下に置けるから」です。

もしステートマシンを使わずに「if文」だけでAIを作ろうとすると、「攻撃しながら歩き、同時に待機アニメーションが流れる」といった矛盾したバグが簡単に発生してしまいます。

しかし、状態を箱で分けるステートマシンなら、一度に一つの行動しか許可しないため、動作が非常に安定します。

また、新しい行動(例:体力が減ったら逃げる)を追加したい時も、既存のコードを壊さずに「新しい箱と矢印」を付け足す感覚で拡張できるのです。

この安定感と拡張性こそが、プロの現場でも長年愛用されている理由です。

では、この強力な仕組みを具体的にどうプログラムに落とし込んでいくのか。

まずは最もシンプルで応用が効く、C#の列挙型(enum)を使った実装方法からマスターしていきましょう。

基本的なステートマシンの実装

このコードで、基本的なステートマシンが実装できます。

状態に応じて、AIの行動が切り替わります。

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SRPGでの実装例

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SRPGでは、ターン制のステートマシンが有効です。

実装方法を紹介します。

SRPG敵AIのステートマシン

このコードで、SRPG敵AIのステートマシンが実装できます。

ターン制に合わせて、状態が遷移します。

ゲーム開発講師
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SRPGのAIは、ターン制に合わせて状態を管理します。行動選択→移動→攻撃の流れを、状態で管理しましょう。

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アクションゲームでの実装例

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アクションゲームでは、リアルタイムのステートマシンが有効です。

実装方法を紹介します。

アクション敵AIのステートマシン

このコードで、アクション敵AIのステートマシンが実装できます。

リアルタイムで状態が遷移します。

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状態遷移の最適化

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状態遷移を最適化することで、AIの動作が滑らかになります。

実装方法を紹介します。

遷移条件の整理

このコードで、状態遷移が最適化されます。

遷移条件をデータ化することで、管理がしやすくなります。

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実装例:完全なステートマシンシステム

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実際に使える、完全なステートマシンシステムの実装例を紹介します。

このコードで、完全なステートマシンシステムが実装できます。

状態の更新、遷移、入退処理を統合しています。

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よくある質問(FAQ)

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Q: ステートマシンは必須ですか?
A: 必須ではありませんが、強く推奨します。状態が増えると、if文の連続では管理が難しくなります。ステートマシンを使えば、整理しやすくなります。
Q: 状態の数はいくつまで増やせますか?
A: 理論的には無制限ですが、実用的には10〜15個が目安です。多すぎると、管理が複雑になります。
Q: 状態遷移が複雑になりました。どう整理すればいいですか?
A: 遷移条件をデータ化しましょう。ScriptableObjectで管理すれば、デザイナーも編集できます。
Q: デバッグが難しいです。どう改善すればいいですか?
A: 状態遷移のログを出力しましょう。どの状態からどの状態に遷移したかを記録することで、問題の原因を特定しやすくなります。
Q: 複数のAIで同じステートマシンを使えますか?
A: はい、可能です。ステートマシンのロジックを共有し、各AIが独自のデータを持つようにします。
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まとめ

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ステートマシンは、AIの行動を明確にします。

状態を分けることで、デバッグもしやすくなります。

今日から始める3ステップ

  • ステップ1:基本的なステートマシンを実装する(所要2時間)
  • ステップ2:状態遷移の条件を実装する(所要2時間)
  • ステップ3:状態の入退処理を実装する(所要1時間)

本格的にUnityを学びたい方は、Unity入門の森で実践的なスキルを身につけましょう。

あなたのペースで、少しずつ進めていけば大丈夫です。

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