ML-agents release19を導入する５つのステップ

UnityのML-agentsの導入は、多くのゲーム開発者や機械学習エンジニアにとって、新しい可能性を切り拓くための重要なステップです。
この記事では、初心者がUnityを使用してML-agentsを導入する方法に焦点を当てました。

『ML-agentsを導入・環境構築する方法は？』
『Pythonのバージョン違いで動かない時は？』

こんな疑問に答えます。

SE歴25年のオッサンが解説するぞい！

ＳＥおっさん

【ざっくり】Unity ML-Agentsを導入する手順

Unity ML-Agentsによる強化学習を利用したゲームAIの開発には、適切な環境設定が必要です。
必要なソフトウェアのインストールとセットアップ手順をステップバイステップで紹介します。

以下が、ざっくりの手順です。

ステップ 1: 開発環境の確認と決定

• Unity 2020.3.48f1
• Unity ML-Agents Release 19
• Python 3.8

ステップ 2: Unityのインストール

1. Unity Hubをダウンロードし、インストール。
2. Unity Hubを起動し、Unity 2020.3を選択してインストール。

ステップ 3: Pythonのインストール (Windows)

1. “Microsoft Store”から “Python 3.8″をインストール
2. コマンドプロンプトでPythonのバージョンを確認
3. Python仮想環境を作成

ステップ 4: Unity ML-AgentsのPythonパッケージをインストール

1. Unity ML-Agents Release 19のリリースノートからZipファイルをダウンロード。
2. Zipファイルを解凍して必要なパッケージを含むフォルダを取得。
3. パッケージ”ml-agents-env”をインストール
4. パッケージ”ml-agents”をインストール

ステップ 5:UnityのプロジェクトにML-Agentを組み込む

1. Unityプロジェクトの新規作成
2. プロジェクトを開いて、ML-Agentsパッケージ を追加

この５ステップで簡単にUnity ML-Agentsの開発環境をセットアップできます。
エラーが発生した場合でも焦らず、問題を解決できるので安心してください。

ＳＥおっさん

それでは、くわしくいってみよー

『そもそもml-agentsって何？』という記事はこちら

UnityのML-Agentsとは！？仕組みをざっくり解説

この記事では、Unity ML-Agentsの仕組みをまとめることに焦点を当てました。（半分は備忘録です） 『UnityのML-agentsって何？』 『ML-.....

ml-agentsを超ざっくり紹介した記事はこちら(Release3です)
【Python＆Unity】ml-agentsでAI強化学習

【ステップ 1】 開発環境の選定

強化学習による AI ゲームの開発を行うために、以下の3つのインストー ルとセットアップが必要です。

• Unity
• Unity ML-Agents
• Python

「Unity ML- Agents」 を利用するには、 「Unity 2020.3 以降」 が必要になります。
セットアップするバージョンによっては、うまく動作しないこともあるのです。
確実に動作するバージョンを選定して、セットアップする必要があります。

ここが最も重要といっても過言ではありません。
今回は確実に動作する環境をお伝えします（筆者にて動作確認済です。バッチリOK）

選定したバージョンは以下の通り。

• Unity: 2020.3.38f1
• Unity ML-Agents Release: 19
• Python: 3.8

バージョンの選定にあたり、次の書籍を元にバージョンを決めて動作を確認しました。
Unityのバージョンは、筆者が導入したバージョンと微妙に違いますが動作は確認済です。
ご安心ください。

Unityではじめる機械学習・強化学習 Unity ML-Agents 実践ゲームプログラミング v2.2対応版

【ステップ２】 Unityのインストール

「Unity」は、世界で愛用されている3Dのゲーム開発環境の１つ。

Unityにはバージョンがたーくさんあるので、
バージョン管理するUnityHubからUnity本体をインストールするのが一般的です。

＜インストール手順＞

1. Unity Hubのダウンロード
   • Unityの公式サイトからUnity Hubをダウンロードします。
2. Unity Hubのインストール
   • ダウンロードしたUnity Hubのインストーラを実行して、Unity Hubをインストールします。
3. Unity Hubを起動
   • インストールが完了したら、Unity Hubを起動します。
4. Unity本体のインストール
   • Unity Hubの「インストール」タブから、「エディターをインストール」をクリックします。
   • 「Unity 2020.3」を選び、「インストール」ボタンをクリックします。
   • 利用するOS（WindowsまたはmacOS）のビルドモジュールを選択し、「インストール」ボタンをクリックします。

【ステップ３】Pythonのインストール

Python をローカルマシン (Windows、 またはmacOS) にインストールします。
WindowsとmacOSでインストール方法が異なるケースがあります。
（筆者はWindows環境で構築したため、Windowsメインで書きました）

1. Python3.8のインストール
   • Windowsの場合

     Microsoft Storeで「Python 3.8」を検索してインストールします。
     バージョンごとに別アプリとして配布されているので「Python3.8」を選んでください。

     コマンドプロンプトを起動して、Pythonのバージョンが表示されたら成功です。
     次のコマンドで確認しましょう。

     python -–version

     Python 3.8.xx

   • macOSの場合

     HomeBrewを使用してインストールします。
     HomeBrewはmacOS用のパッケージマネージャです。
     windowsと同様にPythonのバージョン3.8をインストールします。
     すみません、HomeBrewを使用したインストールの詳細は割愛します。

2. Pythonの仮想環境の作成

   Python を使って開発を行う際は、用途に応じてプロジェクト毎の環境を作成して、 切り替えて使用するのが一般的です。
   これによって、 プロジェクト毎に異なるバージョンの Python パッケージを利用できるようになります。このプロジェクト毎に作成する環境を、 「仮想環境」と言います。

   • プロジェクトフォルダの作成
     

     「unity-ml-agents」 という名前のプロジェクトフォルダを作成します。
     （作成したらプロジェクトフォルダへ移動）

     mkdir unity-ml-agents
     cd unity-ml-agents

   • プロジェクトフォルダ内に仮想環境「env」を作成します。
     

     python -m venv env

3. Pythonの仮想環境の有効化

   仮想環境を有効化します。

   • Windows:

     env\Scripts\activate

     プロンプトの左端に 「(env)」 と表示されるとOKです。

     (env) c:\python\unity-ml-agents>

   • macOS:

     source env/bin/activate

Python関係のコマンド(python やpip) は、すべてこの仮想環境内で実行してください。

【pythonとpip】よく使うコマンド一覧：備忘録

Pythonとpipのよく使うコマンドを一覧にまとめました。 筆者が備忘録として執筆した記事です。 『Pythonとpipのよく使うコマンドは何？』 良く使うp.....

【ステップ４】PythonへUnity ML-Agentsをインストール

「Unity ML-Agents」は、Unityで「強化学習」の学習環境を構築するための Unity パッ ケージです。
バージョンは「Unity ML-Agents Release 19」を使用します。

1. 「Unity ML-Agents Release 19」のリリースノートを開く

   リリースノートを開きます。

2. Zipファイルをダウンロード

   リリースノートの下部にある「Assets」から「Source code (zip)」をクリックしてZipファイルをダウンロードします。

3. Zipファイルを解凍

   ダウンロードしたZipファイル（ml-agents-release_19.zip）を解凍し、「ml-agents-release_19」フォルダが生成されます。

4. フォルダ「ml-agents-release_19」へ移動

   Pythonの仮想環境を有効化した状態で、先ほど解凍した「ml-agents-release_19」フォルダに移動します。

5. PyTorchのインストール（Windowsのみ）

   ※macOSの場合、PyTorchはml-agentsパッケージのインストール時にいっしょにインストールされるので次へ進んでください

   Windowsの場合、PyTorchのインストールが必要です。以下のコマンドを実行します。

   pip install torch==1.7.1 -f https://download.pytorch.org/whl/torch_stable.html

   MicrosoftのVisual C++ Redistributable」 のインストールを要求される場合もあります。

6. ML-Agentsの Python パッケージをインストール

   「Unity ML-Agents」 の Python パッケージには、 「ml-agents-env」 「ml-agents」の2つがあり、この順番でインストールする必要があります。

   • ml-agents-envパッケージのインストール

     pip install -e ./ml-agents-envs

   • ml-agentsパッケージのインストール

     pip install -e ./ml-agents

7. Pythonパッケージ一覧を確認

   pip list
   

【ステップ５】UnityのプロジェクトにML-Agentを組み込む

必要な開発環境の準備が整いました。
新規のプロジェクトに 「Unity ML-Agent」のパッケージを組込みましょう。

以下、手順です。

Unityプロジェクトの追加

1. Unity Hub を起動
2. 「プロジェクトタブ」 の 「新しいプロジェクト」ボタンを押す
3. テンプレート 「3D」を選択
4. プロジェクト名 （任意の名前） を入力
5. 保存先を確認・選択
6. 「プロジェクトを作成」ボタンを押す

ml-agentsパッケージの追加

1. プロジェクトのメニュー 「Window Package Manager」 を開く
2. 「+」をクリック
3. 「Add package from disk」を選択
4. 「ml-agents-release_19/com.unity.ml-agents/package.json」を選択

上記の手順で
Project ウィンドウの 「Packages/ML Agents」 に 「ML-Agents パッケー ジ」が追加されたら成功です。

UnityプロジェクトでML-agentを利用したプロジェクトを行いましょう。

プログラミングも行って、いざPythonのmlagents-learnコマンドで学習しようとしたときにエラーが発生することもあります。

その時はこちらの記事を参考にしてください。

mlagents-learnコマンドがエラーで実行できない時の対応

Unityプロジェクトでエージェント強化学習のプログラムを作成して、 いざPythonで学習しようとmlagents-learnコマンドを実行！ ても、エラーが.....

ＳＥおっさん

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