fpga traxコンテストについて

FPGA Trax コンテスト

琉球大学　長名保範　立命館大学　泉　知論

イーツリーズ・ジャパン　三好健文愛媛大　中原啓貴

FPGAデザインコンテスト

RECONF研究会・ICFPT・HEART で開催

ICFPT 2010 (Reversi) から対戦型

いわゆる「二人零和有限確定完全情報ゲーム」

国内では異色のデザインコンテスト

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ほかのデザインコンテスト

学生マイクロ波回路設計試作コンテスト (マイクロ波研究会)

演算増幅器設計コンテスト (応用科学学会)

LSIデザインコンテスト・イン沖縄 (琉大工学部)

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ゲームソルバの実装

基本的にFPGAには不向き

固定サイズでない空間の、再帰による探索

しかし現実の世界の問題はこういうものだ、と思う… !

向いていないからこそいろいろやるべき？

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対戦の方法

PC で審判

シリアル接続で通信

USB-UART アダプタ

5

ホストPCFPGAボード

RS-232C + USB ケーブル

対戦プロトコル: Trax の例

6

Host PlayerPlayer


6

Host PlayerPlayer

-T-T


6

Host PlayerPlayer

-T-TAA BB

プレイヤーID確認


6

Host PlayerPlayer

-T-T

-B-WAA BB


先手･後手の通知


6

Host PlayerPlayer

-T-T

-B-W@0/

@0/

AA BBプレイヤーID確認


1手目


6

Host PlayerPlayer

-T-T

-B-W@0/

@0/

AA BB

@1/@1/



1手目

2手目


6

Host PlayerPlayer

-T-T

-B-W@0/

@0/

AA BB

@1/@1/

B2/B2/



1手目

2手目

3手目

事前の検証環境

プロトコルと審判プログラムは公開

自分の環境で動かせる: bootable image も配布

審判プログラムと一緒に簡単なゲーム AI を配布

強くはないが、自分の実装と対戦させられる

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種目新しい種目への変更が新規参入障壁をさげる… はず

Reversi: ICFPT 2010 北京

Connect6: ICFPT 2011 Delhi, HEART 2012 那覇, ICFPT 2012 Seoul

Blokus Duo: ICFPT 2013 京都, HEART 2014 仙台, ICFPT 2014 上海, HEART 2015 Boston

8

過去のレギュレーションの例FPGA のサイズ規制

お金勝負にならないように

外部メモリサイズ規制

事前に計算された単純なテーブル引きで戦うのを防ぐ

ハード CPU コア規制

回路のコンテストだし...

9

過去の競技: Reversi

8x8 のボード

最終的な石の数を競う

10

過去の競技: Connect 6

19x19 のボード

黒が先手

初手を除き、ふたつずつ置く

先に6つ並べると勝ち

11

過去の競技: Blokus Duo

14x14 のボード・21種類のタイル

12


回転・裏表は自由

13


自分のタイルと角が接するように置かねばならない

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REQUIRED

反則にならない ⊇ 勝つ

勝つためには最低限反則にならないことが必要

Reversi, Connect6: これは比較的簡単

Blokus Duo: 配置の制約、タイルの形状...

このあたりはゲームの性格によって大きく異なる

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デザインの傾向

高位合成を利用したデザインが増加

難しいルールでも間違いなく書ける

100% RTL で記述するグループもある

そして強い・・・

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Trax

1982年、ニュージーランド発祥

今年12月の ICFPT Design Competition の課題

ひとあし早く9月のFITでコンテストを実施します

CPSY, ARC, GI と合同開催

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Traxの基本2人のプレーヤ、1種類のタイル

白を選んだプレーヤが先攻

タイルは裏表・回転が自由

同じ色の線をつないでいくゲーム

コンテストでは盤面サイズは無制限

8x8 のルールもあります

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Traxの基本

2人のプレーヤ、1種類のタイル

白を選んだプレーヤが先攻

タイルは裏表・回転が自由

同じ色の線をつないでいくゲーム

コンテストでは盤面サイズは無制限のルールを用いる

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指し方の基本

先攻から先に、基本的に1ターン1枚ずつタイルを置く

既に置かれているタイルに同じ色の線をつなぐ

自分の線を伸ばしても相手の線を伸ばしてもよい

20

Forced play: 連鎖ルール

新しくタイルを置いた結果できたスペースの2辺に同じ色の線がある場合

そこを埋めるようにタイルを配置する

連鎖ルールが適用できなくなるまでが1つのターン

連鎖が起きた場合には 1ターン≠1枚

21

連鎖ルールの例

隣接する辺でも対向する辺でもよい

全部片付くまでやらねばならない

見落としに注意

禁じ手にも注意 (後述)

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ループ

どちらかの色の線が閉路を形成した場合

先にできたら勝ち

自分のターンで相手のループができることもある

詳しくはのちほど

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ビクトリーライン

以下のようなラインが形成できたら勝ち

場に置かれたタイルの端から反対側まで

入ってきたのと同じ向きに抜ける

長さが8タイル以上

XもしくはY方向の絶対値差分

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ビクトリーラインの例

赤は「端から端まで」でない

白は OK

白の長さはちょうど 8

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禁じ手

3辺から同じ色の線がくるスペースを作ってはならない

図の例では3辺が白

こういうのをつくったら負け

連鎖ルールの結果として、でも負けになるので注意

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勝敗

自分のターンでループかラインが形成できたらとにかく勝ち

連鎖ルールが適用されていく途中で相手のループやラインができても連鎖ルールの適用が終わるまでに自分のループやラインができればOK

自分のターンで相手のループやライン「だけ」ができたら、相手の勝ち

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Trax notation

棋譜を記録するためのフォーマット

Trax の公式ソフトウェアなどで使用

コンテストでも使います

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Trax notation 使用上の制約

最初の一手は右のどちらか

人 vs 人なゲームではこれはどうでもよい

だが、盤面をぐるぐる回せばどこかでこうなる

29

タイルの種類

3種類: +, /, \ で識別

各文字に対応するタイルは2種類

すでに置かれているタイルとの関係で一意に定まる

最初の一手が限定されているのはこのため

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＋

／

＼

座標系

相対位置

タイルが置かれているエリアの左上が A1

そのもう一つ左が @ で上が 0

@ や 0 のつく位置に置くと座標が動くので注意

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A B0\@

1

2

3

Trax notation

各ターンの最初の一枚を「座標・タイル」で表記

右の例なら “A1+”

連鎖ルール適用分は書かない

32

A B0\@

1

2

3

Trax Protocol

33

Host PlayerPlayer

Trax Protocol

33

Host PlayerPlayer

-T-T

Trax Protocol

33

Host PlayerPlayer

-T-TAA BB


Trax Protocol

33

Host PlayerPlayer

-T-T

-B-WAA BB



Trax Protocol

33

Host PlayerPlayer

-T-T

-B-W@0/

@0/

AA BBプレイヤーID確認


1手目

Trax Protocol

33

Host PlayerPlayer

-T-T

-B-W@0/

@0/

AA BB

@1/@1/



1手目

2手目

Trax Protocol

33

Host PlayerPlayer

-T-T

-B-W@0/

@0/

AA BB

@1/@1/

B2/B2/



1手目

2手目

3手目

FIT Trax コンテスト

9/17, みかん大学

Embedded (< 5W)

Standard (<100W)

255手引き分け

シリアルかEthernetで接続

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Getting Involved

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