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視覚トランスフォーマーと畳み込みニューラルネットワークのための人間志向の説明

(Human-inspired Explanations for Vision Transformers and Convolutional Neural Networks)

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田中専務

拓海さん、少し聞きたいのですが、最近「人間志向の説明(Human-inspired Explanations)」という論文が話題だと聞きました。うちの現場でもAIの判断がなぜそうなったか分かると導入が進みそうでして、要点を教えていただけますか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!端的に言うと、この研究は画像認識モデルの説明地図(どこに注目して判断したかを示す可視化)を、人間の見方(注視点)に近づける手法を示しています。名前はFoveation-based Explanations(FovEx)で、視野の中心を重視する人間の視覚特性を模した方法ですよ。

田中専務

ふむ。その手法がうちの工場で役に立つか、具体的に教えてください。既存の手法と比べて何が変わるのですか。

AIメンター拓海

丁寧に説明しますよ。まず結論だけ3点でまとめます。1)FovExは、Vision Transformers(ViT)(視覚トランスフォーマー)にもConvolutional Neural Networks(CNN)(畳み込みニューラルネットワーク)にも適用できる汎用性を示したこと。2)人の注視(gaze)データと説明地図の一致度を大きく改善したこと。3)既存手法の弱点、例えばgradCAMの不安定さを回避できる点です。

田中専務

なるほど。投入コストと効果の見積もりが知りたいです。現場で使うにはデータや人手が必要ではないかと心配でして。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!投資対効果の観点では、まず既存モデルの出力にこの説明生成を継ぎ足す形で導入できるため、学習済みモデルを丸ごと作り直す必要は少ないです。次に人間の注視データは必須ではなく、フォベーション(視野の中心に重みを置く処理)に基づく合成的なマスクで説明地図を生成できるので、現場データだけでも段階的に運用できます。最後に説明が人に理解されやすくなると現場の受け入れが進み、モデルの誤検出を早く見つけられるため保守コストが下がる可能性があります。

田中専務

これって要するに、AIがどこを見て判断したかを人間の見方に寄せることで、現場での信頼性と保守効率が上がるということですか?

AIメンター拓海

その通りですよ。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。導入の第一歩は既存モデルにFovExを試して説明地図を作ることです。次に現場担当者に見せて“納得”が得られるかを測る。最後に説明地図を使った運用ルールを作って保守プロセスに組み込めば効果が見えます。

田中専務

なるほど、要点が分かりました。現場の若手に説明させても納得しない場合はどうすればいいですか。可視化の信頼度をどう示せますか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!説明の信頼度は定量指標で示せます。論文ではNSS(Normalized Scanpath Saliency)(NSS)(正規化注視点サリエンシー)などで人の注視との一致度を測り、既存手法より高い数値を提示しています。現場ではランダムサンプルで説明地図と作業員の注視を比較し、合意率を測るだけで十分に説得力が出ますよ。

田中専務

よくわかりました。では早速試して、説明地図を現場の会議で見せてみます。要点を私の言葉で言うと、AIの注目点を人の見方に近づけて“なぜ”が説明できるようにする、ということで間違いないですか。

AIメンター拓海

そうですよ。素晴らしい着眼点ですね!その表現で十分に伝わります。大丈夫、一緒に進めれば必ず現場で使える形にできますよ。

監修者

阪上雅昭(SAKAGAMI Masa-aki)
京都大学 人間・環境学研究科 名誉教授

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