Archive for August, 2018

Google DeepMindはAIのIQを測定、ニューラルネットワークは知能を持ち人間になれる

Friday, August 17th, 2018

Google DeepMindが開発したAlphaGoは囲碁のチャンピオンを破り世界を驚かせたが、本当に賢いのか疑問の声が上がっている。AlphaGoはニューラルネットワークで構成され、この技法を究めれば人間のような知能を手にできるのかも問われている。

出典: DeepMind

AIは知能を持つ

ニューラルネットワークは単に統計処理のアルゴリズムで、この道を進んでも知能を持つことはできない、との意見が少なくない。今の人工知能は人工無能と揶揄されるゆえんである。これに対し、DeepMindはAIのIQテストを実施し、ニューラルネットワークは一定の知能があることを突き止めた。ニューラルネットワークを改良すると、人間のように推論できる汎用的な知能を得ることができるとDeepMindは主張する。

ニューラルネットワークのIQテスト

DeepMindはニューラルネットワークのIQテストを実施した。この試験で、ニューラルネットワークは人間のように推論(Abstract Reasoning)できるかが試される。ニューラルネットワークで人間レベルの知能を目指すには、まず、今のAIの知能指数を把握する必要がある。(上の写真、IQテストのサンプルでAIが質問に答えていく。上段パネルの空白部分の答えをAからHの中から選ぶ。答えはA。円の数は左から右に向かい一つずつ増加。これはProgressionという概念を試験するもの。)

知能とは

知能(Intelligence)とは人間が持つ高度な能力で、論理的思考、自己認識、学習能力、推論能力、創造性など、幅広い要素から構成される。AIが知能を備えるためには、この中で推論機能が最初のステップとなり、ニューラルネットワークは推論機能を備えているかがカギとなる。知的なAIを開発するためには、いまのニューラルネットワークが抽象的概念をどの程度理解できるかを把握する必要がある。

IQテストの意味

DeepMindはこの目的で、ニューラルネットワークの知能指数を計測するIQテストを開発した。IQテストは経験から学習したことを図形などを使って視覚的に試験する。例えば、人はモノが進化する様子を経験的に学習する。庭で花が咲く様子を観察し、教室では数学の時間に数が増える概念を教わる。これらはProgressionという概念で、IQテストはこれをゲーム形式に展開し、被験者がこの概念をどれだけ応用できるかが試される。

IQテストの実例

実際の試験ではRaven-style Progressive Matricesという方式のIQテストが使われた(下の写真)。これは1960年代に開発されたもので、言葉ではなく図形を使い、生徒の知能(Fluid Intelligence)を試験する。これをニューラルネットワークに適用し、AIの知能を測定する。この試験ではProgressionの他に、XOR(排他的論理和)、OR、AND、Consistent Unionなど異なる概念が試験された。(下の写真左側:Progressionの試験。答えはA。星の数は上から下に向かい増える。下の写真右側:XORの試験。答えはA。左二つのパネルをXORで演算した結果を右端のパネルに表示。)

出典: David G.T. Barrett et al.

試験方式

人間のIQテストは、我々が日々の生活で学習したことが試験される。しかし、AIは社会に接することはなく、人間のように学習する機会はない。このため、AIのIQテストでは、ニューラルネットワークをあるテストセットで教育し、別のテストセットで試験した。ニューラルネットワークが一つのテストセットで学習した知識を別のテストセットで生かすことができるかが試験された。

試験結果

試験では代表的なニューラルネットワーク(ResNetやLSTMなど)が使われ、それらの知能指数が計測された。更に、DeepMindはこの試験のために知的なニューラルネットワーク「Wild Relation Network (WReN)」を開発し、このモデルの知能指数を計測した。ニューラルネットワークは異なる条件で試験され、IQテストの正解率が示された。ニューラルネットワークの中でWReNが最もいい成績を収めた。WReNの正解率は76.9%で一定のインテリジェンスを持つことが示された(下のテーブル、最上段)。このケースでは教育と試験において同じテストセットが使われた。

出典: David G.T. Barrett et al.

データセットが異なると

しかし、教育データと試験データが異なると、ニューラルネットワークの正解率は大幅に低下した。データが異なるとは、黒色のオブジェクトで教育し、白色のオブジェクトで試験する場合などを指す(先頭のIQテストにおいて、黒丸を白丸に変えて試験するケース)。この場合は正解率が13.0%と大きく下がり(上のテーブル、下から二段目)、ここがニューラルネットワークの弱点であることが分かった。人間だとオブジェクトの色や形状が変わっても数をカウントできるが、ニューラルネットワークは属性の変化で推論の過程が混乱する。

試験結果の解釈

DeepMindはこの研究を通して、ニューラルネットワークは抽象的な推論を学び、それを問題に適用する一定の機能があることを示した。ネットワークはピクセルから抽象的な概念が存在することを推論することができた。一方、ニューラルネットワークは実社会との接触はなく、限られたデータで教育されれるため、推論機能は限定的であることも分かった。つまり、知的なAIを開発するためには、人間社会との交わりが必須であることを示唆している。

次のステップ

DeepMindの目的は汎用的な知能を持つAIを開発することで、ニューラルネットワークが学んだことを幅広く適用することがゴールとなる。このために、WReNがIQテストで解を求める仕組みを解明することが次の研究ステップとなる。DeepMindは知能指数の高いAIを開発するコンテストを計画している。これは抽象類推コンテスト「Abstract Reasoning Challenge」と呼ばれ、高度な推論機能を持つAIをコミュニティと供に研究を進める。

二つの考え方

AI研究の次の目標は人間に匹敵する抽象推論(Abstract Reasoning)機能を持つマシンの開発にある。Facebook AI研究所所長のYann LeCunは、ニューラルネットワークを改良することで、推論や抽象事象を学習できるとの前提で研究を進めている。一方、New York UniversityのGary Marcus教授は、ニューラルネットワークを突き進めても壁に当たり、一般的な抽象推論機能を持つことはできないと主張する。DeepMindは前者の陣営に属し、ニューラルネットワークをベースとする知的なAIの開発を進めている。

WaymoがUberを置き換える、自動運転車の四つの事業形態

Friday, August 3rd, 2018

Waymoは自動運転車の営業運行を目前に控え、事業形態を明らかにした。事業は、無人タクシー、無人トラック、無人乗用車、無人公共交通の四つの柱から構成される。無人タクシーについては、既に実証実験が始まっている。無人トラックの試験走行も始まり、また、自動運転車を直接消費者に販売する計画も明らかにした。更に、Waymoは無人公共交通について、住民のラストマイルを支える交通網とする事業モデルを発表した。

出典: Waymo

無人公共交通

Waymoは2018年7月、アリゾナ州フェニックスの公共交通機関「Valley Metro」と提携し、自動運転車で交通網を構成すると発表した(上の写真)。Valley Metroはバスや路面電車を運行しており、Waymo自動運転車が自宅とバス停や電車の駅を結ぶ移動手段となる。Waymoが住民のラストマイルを支える交通手段を提供する。

ラストマイル

この背景には、都市開発で交通網の整備が進むものの、それを有効に利用できていないことがある。フェニックスでは自宅とバス停や電車駅までの距離が長く、これが公共交通機関を利用するときの障害となっている。このギャップを効率的に埋める輸送機関が求められ、Waymo自動運転車がこの任務を担う。

効果の検証

当面は試験運用として、Valley Metro従業員を対象に、自宅から近くの交通機関まで送迎する。従業員はWaymoアプリを使い、Uberを使う要領で、クルマをリクエストすると無人タクシーが配車され、近くの駅まで送り届けられる。更に、このサービスを高齢者や体の不自由な人に拡充する。試験運用で有効性が確認されると、一般住民を対象としたサービスに進む。

無人タクシー

Waymoはフェニックスで自動運転車の走行試験を続けているが、2017年11月からは無人タクシーとして運行を開始した。当初は、安全のためにセーフティドライバーが搭乗していたが、2018年3月からは、文字通り無人のタクシーとして運行している。今では、生徒が通学の足として、また、住民が買い物に行くために、Waymoを利用している(下の写真)。

出典: Waymo

無人タクシー利用形態

毎日400人の住民が無人タクシーを利用している。利用者は、高齢者、高校生、子供がいる家族、身体障害者など幅広く、Waymoが日々の移動手段となっている。利用形態で一番多いのが通勤と通学で、また、レストランやバーに行くときも頻繁に利用される。スーパーマーケットに買い物に行くときの住人の足として機能している。

無人タクシーの中で

無人タクシー利用者は、移動中に何をしているかも明らかになった。クルマのなかで学校の宿題をしたり、メールや本を読むケースが多い。乗客は車内でWaymoの運行を監視しているオペレーターと話をすることができる。どの道を通って目的地に行くのかなど、質問があるときは車内に設置されているボタンを押してオペレーターに質問できる。

料金体系

Waymoは無人タクシー料金について公表していないが、Uberの料金が基準となることは間違いない。実証実験では料金は無料であるが、試験的にアプリに料金が表示される仕組みになっている。例えば、11.3マイルの距離を走ると19.15ドルと表示される。マイルあたりに換算すると1.69ドルとなり、これはUberXLの料金(マイルあたり1.55ドル)に匹敵する。WaymoはUberより安い料金体系を計画しているとも噂され、無人タクシーはライドシェア市場を直撃することになる。

無人タクシー事業展開

実際に、Waymoは無人タクシー事業を大規模に展開する計画を公表している。WaymoはFiat Chrysler Automobilesから62,000台のHybrid Pacifica Minivansを購入し、自動運転パッケージを搭載し、無人タクシーとして運行する(上の写真)。更に、WaymoはJaguar Land Roverから20,000台のI-PACEを購入し、プレミアム版の無人タクシーとして運行する(下の写真)。I-PACEはJaguarが開発した初の電気自動車(EV)で、お洒落なデザインとなっている。Pacifica Minivanを日常生活の足として使い、特別な日にリッチに移動するときにI-PACEに乗る、という使い分けになりそうだ。

出典: Waymo

無人トラック

Waymoは2018年3月、無人運転トラックを開発していることを明らかにした。車体はPeterbilt社のModel 389 (Class 8)で、ここにWaymoのセンサーとソフトを搭載している(下の写真)。センサーは自動運転車と同じもので、ソフトウェアも95%が同じであるとしている。自動運転車で培ってきた技術をそのまま使うことができるが、トラックはブレーキ操作、右折や左折、ブラインドスポットなどが異なるため、若干の手直しが必要となる。無人トラックはAtlanta(ジョージア州)で試験走行が展開されている。Atlantaは全米のロジスティクスのハブで、Waymoはここを拠点に無人トラックの開発を進める。

無人トラック応用分野

自動運転トラックは輸送会社のネットワークに組み込まれ、製造工場、配送センター、港湾などを結び、貨物を輸送する。ハイウェーで自動運転トラックの走行試験が進んでおり、セーフティドライバーが搭乗し、問題が発生すると運転を取って代わる。Waymoはホンダとの技術提携を発表したが、両社で配送向けの自動運転技術を開発していると言われている。

出典: Waymo

無人乗用車

Waymoは自動運転車を個人に販売するビジネスモデルも進めている。Waymoは、前述の、Fiat Chryslerと個人向け自動運転車の開発に関する協議を始めた。また、Waymoは、自動車メーカーの半分以上と、個人向け自動運転車に関する交渉をしているとも言われている。自動運転車は無人タクシーなどビジネスユースが中心となるが、消費者が自動運転車を所有したいという需要も大きいとみている。

ロードマップ

Waymoから四つのビジネスモデルが出そろい事業の骨格が明らかになった。無人タクシーが最初の事業で、アリゾナ州に続きカリフォルニア州で試験運行が実施される。無人タクシー商用運行時期は公表されていないが2020年と噂されている。商用運行が始まると、無人タクシーはライドシェアを直撃し、輸送形態が激変する。タクシーがUberに置き換わったように、今度はWaymoがUberを置き換えることになる。