Boids Lab｜ボイドモデルが動かして分かる群れシミュレーター【分離・整列・結合】

本記事には広告が含まれています

2026/06/06

Boids Lab は、1986年に Craig W. Reynolds が提唱した群れシミュレーション「ボイドモデル」を、ブラウザ上で直接パラメータを変えながら観察できる研究装置です。

分離（Separation）・整列（Alignment）・結合（Cohesion） の3つのシンプルなルールから、なぜ魚や鳥の群れのような複雑な自己組織化が生まれるのか —— その不思議をスライダーで体感してください。最大500匹の魚を動かし、視野角・捕食者・餌・障害物といった環境要因も加えながら、整列度（Polarization）や回転度（Rotation）の数値変化をリアルタイムで観察できます。

🎛 操舵パラメータ

群れの挙動を決める6つの設定値。左側のスライダーから調整できます。

分離 / Separation — 仲間が近づきすぎたときに離れようとする力
整列 / Alignment — 周囲の仲間と同じ向きに泳ごうとする力
結合 / Cohesion — 群れの中心へ向かおうとする力
視野角 / FOV — 各魚が知覚できる前方の角度（60°〜360°）
知覚半径 / Perception — 仲間を認識できる距離
最大速度 / Max Speed — 1フレームあたりの最大移動量

🎨 プリセット

上部のボタンから、6つのプリセット設定を即座に呼び出せます。

プリセット	効果
教科書	Reynoldsの論文に近い標準設定
密群	一塊にまとまる強い群れ
散開	バラけて泳ぐ個体主義
渦巻き	中心を回転する mill 群れ
カオス	ルール無効化、ランダムウォーク
魚っぽい	視野角240°のリアルな設定

👁 表示モード

視野と力ベクトル — マウスカーソル近くの魚を選択し、知覚半径・分離半径・視野角の扇形・3つの力ベクトル（赤=分離、シアン=整列、青=結合）を可視化
軌跡 — 各魚の過去の移動経路を表示
近傍接続線 — 選択中の魚と知覚範囲内の仲間を線で結ぶ
群れごとに色分け — 自動検出されたクラスタごとに異なる色相
多種モード — 2種類（ティールとピンク）の魚が混在。同種でしか整列・結合せず、種分離（speciation）が観察できる
リーダーモード — 1匹がマウスを追跡。他の魚はリーダーを群れの仲間として追従

⌨ キーボード・マウス操作

操作	動作
左クリック	障害物を配置
Shift + クリック	障害物を削除
右クリック	餌を配置（魚が食べに来る）
Space	一時停止 / 再開
→（右矢印）	一時停止中にコマ送り
S	サメを追加（最大3匹）
C	障害物・サメ・餌をすべてクリア

📊 群衆統計の見方

Polarization Φ — 全魚の速度ベクトルの揃い度（0〜1）。1に近いほど整列している
Rotation M<sub>rot</sub> — 群れ中心まわりの回転度（0〜1）。渦巻き型の群れで高くなる
Nearest Neighbor — 最近接距離の平均値。群れの密度の指標
群れの数 / Clusters — 自動検出された独立した群れの数
FPS — 描画フレームレート（40未満で警告色）

過去12秒分の Φ と M_rot は時系列スパークラインで表示されます。サメ投入時のΦの急落や渦巻きでM_rotが支配的になる現象が一目で確認できます。

🔗 設定を共有する

「⤴ 設定をURLで共有」ボタンで、現在のパラメータをURLに埋め込んだリンクがクリップボードにコピーされます。面白い群れ設定を見つけたら、そのURLを開くだけで同じ設定が再現できます。

🧪 試して欲しい観察

「渦巻き」プリセット → Polarization は低いのに Rotation が高い。「整列していないのに群れが回転している」現象が数値で示されます
多種モード ON で放置 → 最初は混ざっていた2色が、時間とともに同色同士で固まっていく自然な種分離現象
教科書プリセット → S キーでサメ投入 → 群れが瞬時に分裂、スパークラインが急落、サメが離れると数値が回復するヒステリシス
リーダーモード ON → マウスでゆっくり円を描く → 群れ全体が遅れて円運動を追従