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拡散モデルにおけるハルシネーションの理解

(Understanding Hallucinations in Diffusion Models through Mode Interpolation)

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田中専務

拓海先生、お時間いただきありがとうございます。最近、生成画像で『あり得ないもの』が出ると聞きまして、うちの現場に導入して大丈夫か不安なのです。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!大丈夫、一緒に整理していけば必ずできますよ。今回の論文は、拡散モデルが『ハルシネーション(hallucination、ハルシネーション)』を起こす原因を明確に示し、検知の方法まで提案しているんです。

田中専務

拡散モデルと言われてもピンと来ません。要するにどんな仕組みなんでしょうか、簡単に教えてください。

AIメンター拓海

いい質問です!端的に言うと、Denoising Diffusion Probabilistic Models(DDPM、ノイズ除去拡散確率モデル)は画像を徐々に壊して学習し、逆に壊れたものから元に戻す過程で画像を生成する仕組みですよ。要点は3つ、学ぶ対象は確率の流れ、生成は逆過程、そして学習はスコア関数の近似、です。

田中専務

なるほど。それで、論文では『モード内挿(mode interpolation、モード内挿)』という言葉が出てきましたが、これが問題の本質ですか。

AIメンター拓海

その通りです。論文は、データ分布に離れた複数のモードが存在するとき、学習されたスコア関数(score function、スコア関数)が滑らかに近傍のモード間をつないでしまい、本来存在しない中間的なサンプルを作ってしまうと指摘しています。これがハルシネーションの一因なんです。

田中専務

これって要するに、データにない中間のものを『なめらかに補ってしまう』から存在しない画像が出る、ということですか?

AIメンター拓海

その理解で合っています。補足すると、論文では単純化した1次元・2次元のガウス混合(mixture of Gaussians)で実験し、離散的なモード間に本来ない値が発生する様子を可視化しています。実運用での示唆は大きく、モデルは自分がハルシネートしていることをある程度知っている可能性がある点です。

田中専務

『知っている』とはどういう意味ですか。現場ではどう生かせますか、投資対効果の観点で教えてください。

AIメンター拓海

要点を3つにまとめます。1つ、サンプリング中の軌跡分散(trajectory variance、軌跡分散)が大きいとハルシネーションの確率が高い。2つ、それを検知することで生成結果をフィルタリングできる。3つ、フィルタリングは運用負荷を小さくし、品質保証の投資対効果を高める、です。大丈夫、一緒に段階的に導入できますよ。

田中専務

実務面の不安はあります。検知の閾値をどう決めるか、現場の担当者が判断できるかが気になります。

AIメンター拓海

現場導入は段階的に進めます。まずはモデルを監視モードで稼働させ、軌跡分散に基づくスコアを可視化して人が判断するフェーズを置きます。次に閾値を業務KPIに合わせて調整し、自動フィルタを部分導入する。この手順なら現場負荷を抑えつつ安全性を高められますよ。

田中専務

分かりました。では最後に私が要点を整理します。モード内挿がハルシネーションの原因で、軌跡分散を見ればモデルが自己の不確実性を示している可能性があり、それを使って段階的に運用すればリスクを下げられる、ということで合っていますか。

AIメンター拓海

その通りです、素晴らしいまとめですね!現場での実行計画まで一緒に詰めていきましょう。大丈夫、やればできますよ。

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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