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WebWISE: ウェブインターフェース制御と逐次探索を可能にする大規模言語モデル

(WebWISE: Web Interface Control and Sequential Exploration with Large Language Models)

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田中専務

拓海さん、最近の論文で「大きな言語モデルでブラウザ操作を自動化する」って話を聞きました。うちの現場でも使えるんでしょうか。まず要点を教えてください。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!要点は三つです。第一に、人がブラウザで行う操作(クリック、スクロール、テキスト入力)を、大規模言語モデル(Large Language Model, LLM)で逐次的に生成して実行できる点です。第二に、画面の状態はDocument Object Model (DOM)要素として観測し、これをフィルタして入力に利用する点です。第三に、少ない例、例えば一例のコンテキスト(one-shot)で動作する設計が評価されている点です。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。

田中専務

それは便利そうですが、学習や準備が大変なのではないですか。うちの技術者はそんなに時間を割けません。投資対効果はどう見ればよいですか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!要点を三つで整理します。第一に、従来の強化学習や模倣学習はタスク特化でコストが高いですが、この手法は既存の大規模言語モデルをそのまま利用するので実装コストが低いです。第二に、one-shot(1つの事例)やzero-shot(事例なし)で動くため、準備データが少なく済みます。第三に、初期投資は少ないが運用での失敗対策とログ取りは重要です。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。

田中専務

なるほど。で、実際の画面情報をどう扱うんですか。画面を画像で渡すのとDOMを渡すのはどう違うのですか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!簡単に言うと三つの観点です。画面を画像(RGB値)で扱うと視覚的に豊富だが情報量が多すぎてモデルの負担が大きい点、HTML全文を渡すと冗長でモデルが迷う点、DOM要素だけフィルタして渡すと必要な「ボタンやテキストの状態」を効率よく伝えられる点です。DOMフィルタによってノイズを減らし、モデルにとって扱いやすい観測を作るのです。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。

田中専務

それって要するに、画面の要点だけを抜き出してモデルに渡すから学習が効率的になる、ということですか?

AIメンター拓海

その通りですよ!要点は三つです。第一に、フィルタしたDOMは情報の要約であり、モデルが重要な要素へ注目しやすくなる点。第二に、逐次的に小さなプログラムを生成して実行することで途中の状態変化に対応できる点。第三に、成功したトライアルを使って自動的に例を生成し、one-shot学習を強化できる点です。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。

田中専務

実運用ではミスが許されません。失敗したときの回復や安全性はどう担保するのですか。ログや人のチェックは必要ですか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!実務観点も三点で整理します。第一に、最大反復回数(maxIter)を設けて無限ループを防ぐ仕組みが必要です。第二に、各ステップで人が判定するガードrailsや、失敗時にロールバックする仕組みを用意すること。第三に、ログを残して成功例を蓄積し、自動で良い例を作ることで学習が安定する点です。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。

田中専務

要するに、最初は人が監視しておけば導入コストも抑えられるということですね。現場でも試してみやすそうだ。

AIメンター拓海

その通りですよ!導入の勘所は三つです。第一に、まずは単純で繰り返しの多い業務からトライすること。第二に、人の監視を置いて安全に運用開始すること。第三に、成功ログを自動収集してモデルに学習させ、徐々に人手を減らすことです。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。

田中専務

わかりました。これをうちの業務に当てはめるなら、まずは受注入力や定型報告の自動化から始めるのが現実的ですね。要点を一度私の言葉で整理してもよろしいですか。

AIメンター拓海

ぜひお願いします。整理することで理解が深まりますよ。

田中専務

一言で言えば、画面の重要な要素だけを抜き出したデータを大きな言語モデルに渡し、小さな命令を順に作らせて操作させる。まずは人が見守りながら単純作業を任せ、成功例をためて徐々に自動化幅を広げる、ということです。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!その理解で完全に合っています。現場導入の際は私もサポートしますから、大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。

1.概要と位置づけ

結論を先に述べると、本研究は「大規模言語モデル(Large Language Model, LLM)を用いて、ウェブインターフェースの操作を少ない事例で自動化する実用的な道筋」を提示した点で大きく変えた。従来の強化学習や模倣学習で必要だった大量の訓練データやタスクごとの学習コストを、既存のLLMとDOM(Document Object Model)要素のフィルタという工夫で劇的に削減した点が本質である。

基礎的には、ウェブ上の操作は「どのボタンを押すか」「どの箇所に入力するか」といった逐次的な意思決定の連続である。これを、画面の状態を表すDOM要素を観測値としてLLMに渡し、LLMにより小さなプログラム(命令列)を逐次生成して実行することでタスク完遂を目指す。言い換えれば、画像処理ではなく構造化された画面情報を使うことで、情報のノイズを減らして効率化している。

応用の面では、定型化された事務作業、フォーム入力、メニュー操作など繰り返しが多くミスが少ない業務が最初のターゲットとなる。one-shot(1例)やzero-shot(事例なし)でも動作する可能性が提示されており、導入初期の準備コストが抑えられる点が経営判断上の魅力である。これにより小さなPoCから段階的に拡張が可能になる。

本手法の位置づけは、既存の自動化技術とAI補助の中間にある。RPA(Robotic Process Automation)やスクリプト自動化では対応が難しい「画面の状態に応じた判断」が可能になり、かつ一から学習させる必要がないため、既存システムと段階的に組み合わせやすい。総じて、導入の敷居が下がることで中小企業にも実利をもたらす可能性が高い。

現実的な期待値としては、最初は監視ありでの限定的運用を推奨する。ログを蓄積し、成功例を元に自動的に良いin-context例を作る循環を作れば、運用の安定化とコスト削減の両方が見込める。

2.先行研究との差別化ポイント

従来はウェブ操作自動化に対して強化学習(Reinforcement Learning, RL)や模倣学習(Imitation Learning)を用いる手法が多かったが、これらはタスクごとの大量のデモや長時間の学習が必要であった。本研究は既に汎用的な知識を持つLLMを活用し、少ない事例や無事例でも現実的に動作する点で差別化される。つまり学習コストの低減が最も大きな特徴である。

また、画面状態の表現に関しても違いが明確である。画像(RGB)やHTML全文をそのまま入力する代わりに、DOM要素をフィルタして観測に用いることで、重要な要素だけを抽出しモデルの入力を整理している。この設計は情報量を削減し誤動作の原因となるノイズを減らす効果がある。

さらに逐次生成アプローチを採用している点も差別化要因である。単一出力で完結させる方式ではなく、複数ステップで小さなプログラムを生成・実行し、各ステップで環境の変化を観察して次を作る設計は、状態依存性の高い操作に強い。

加えて、自動的に成功トライアルからin-context例を生成する仕組みが提案されており、これは実運用での改善サイクルを速める。運用中に蓄積される実データを使って段階的に精度を上げる設計思想は企業実装で重要な価値を持つ。

要約すると、本研究は「既存の大規模モデルを現場で実用的に使うための観測設計と逐次実行の流れ」を示し、従来の高コストな学習手法との差を明確にした。

3.中核となる技術的要素

中心となる技術は三つある。第一に、Document Object Model(DOM)要素の選別・フィルタ処理である。DOMはウェブページの構造を表す要素群であり、ここから「ラベル」「ボタン位置」「入力欄の状態」など必要最小限の情報を抽出する。これはビジネスで言えば、膨大な帳票から当該業務に必要な欄だけ切り出す作業に相当する。

第二に、Large Language Model(LLM)を用いた逐次的プログラム生成である。LLMは自然言語やコード生成に長けており、現在の観測(フィルタ済みDOM)をもとに次の操作コマンドを小さなプログラムとして生成する。この分割実行は、途中の環境変化に応じて柔軟に対応できる点で優れる。

第三に、in-context learning(コンテキスト内学習)を活用したone-shot/zero-shot運用である。具体的には、人が用意した一つのデモや、自動的に成功トライアルから生成したデモをプロンプトに入れて実行することで、少ない事例でも高い成功率を実現する工夫が施されている。これは小さな投資で効果を出す際に非常に重要である。

加えて、最大反復回数(maxIter)を設定して無限ループを防ぐ実装上の配慮、各ステップごとの実行判定や失敗検知関数(ϕ)の導入などが安全な運用のための技術要素である。これらは現場の信頼性を担保する設計である。

総じて、これらの技術要素は「情報の整理」「逐次判断」「少データ学習」の三点を軸に、実運用可能な自動化パイプラインを構成している。

4.有効性の検証方法と成果

評価はMiniWoB++(ランダム化された単純タスクのベンチマーク)上で行われ、タスクはメニュー操作、テキスト入力、ボタン押下など現場業務に近い構成である。本手法は一つのin-context例でも従来手法を上回る成績を示し、特に逐次的な生成を行うことによる安定性が評価された。実験は定量的に成功率を比較する形で整理されている。

zero-shotとone-shotの両シナリオで評価が行われ、フィルタしたDOMを入力とすることで少ない例でも高い成功率を示した点が報告されている。これは現場での準備コストを下げるという実用面での大きな利点を示す。加えて、成功した試行を用いて自動的に例を生成するパイプラインが有効であることも示唆された。

ただし、評価はランダム化された簡易タスクが中心であり、現実の複雑な業務アプリに対する完全な検証には至っていない。特にログインやセキュリティ周り、非定型処理への適用性は今後の検証課題として残る。

それでも、短期間のPoC(Proof of Concept)で有意な成果が出ることは示され、経営判断としては低コストで試行可能な自動化案として評価できる。現場導入の第一歩としては説得力がある。

総括すると、有効性はベンチマーク上で確認され、特に少量データでの実用性という観点で既存手法と差別化できている。

5.研究を巡る議論と課題

まず現実運用における安全性と解釈性が課題である。LLMはなぜその操作を選んだかの説明が難しく、誤操作発生時に原因追及が難しい。これに対しては、人による監視ステップと詳細ログの保存、及びルールベースのガードrailsを組み合わせることで対処可能であるが、完全解決にはさらなる研究が必要である。

次に、複雑で動的なウェブアプリケーションへの拡張性が問題となる。多層のダイアログや非同期通信が多用される現場アプリでは、DOMの状態遷移が複雑になり、単純なフィルタでは不十分な場合がある。この点はより高度な状態表現やテストケースの設計が必要である。

第三に、セキュリティとプライバシーの問題である。認証情報や個人情報を扱う操作を自動化する場合、資格情報の管理やアクセス制御、履歴の保全に細心の注意が必要である。企業導入時はこれらを満たす運用ルール整備が必須である。

さらに、LLMの更新や外部API依存が運用リスクになる点も見逃せない。モデル挙動の変化や外部サービスの変更が自動化の安定性に影響を与えるため、継続的なモニタリングと回帰テストが必要である。運用チームの役割はむしろ増える可能性がある。

総じて、技術的には実現可能性が示されたが、実務導入には安全性、拡張性、ガバナンスの観点で慎重な対応が求められる。

6.今後の調査・学習の方向性

第一に、実業務アプリケーションでの大規模評価が必要である。特にログインや複数ステップの認証を含むケース、非同期通信の多い管理画面などでの検証を進めるべきだ。これによりベンチマーク上の成果が現場でどの程度再現できるかが明確になる。

第二に、説明可能性(Explainability)と失敗時のフォールバック設計の研究が重要である。LLMの意思決定を補助する可視化や、失敗時に安全にロールバックする仕組みを確立すれば、経営層の信頼は高まる。これはガバナンス面でも最優先課題である。

第三に、DOM表現の高度化と自動フィルタの改善が期待される。現在はルールベースや単純な抽出だが、動的要素や意味的関係を捉える表現の研究が進めば、より複雑なタスクにも適用可能となる。研究と実装の連携が鍵である。

最後に、導入手順と運用のベストプラクティスを業界で共有することが望ましい。小規模なPoC→監視運用→成功例蓄積→段階的自動化というステップをテンプレート化すれば、多くの企業がリスクを抑えて導入できる。経営判断としては段階的投資が現実的だ。

検索に使える英語キーワード:”Web interface automation”, “large language models”, “DOM filtering”, “in-context learning”, “sequential program generation”。

会議で使えるフレーズ集

本研究を会議で紹介する際は、まず「少ない準備で画面操作の自動化が可能になる」という結論を示すのが有効である。次に、導入戦略として「まず単純業務を監視運用で自動化し、成功ログを蓄積して徐々に拡張する」という段階的アプローチを提示する。

リスク議論では「認証情報の取り扱い、失敗時のロールバック、モデル挙動の監視が必須である」と明言する。投資判断では「小規模PoCでROIを早期に測定し、効果が確認できれば段階的に拡大する」ことを提案すると現実的だ。

技術的な問いに備えては「DOM要素をフィルタして入力に使うため、画面の要点だけを渡して効率化している」と簡潔に説明できるようにしておくと良い。最後に「まずは一つの業務で実証し、監視しながら拡張する」ことを合意形成のゴールにする。

参考文献:H. Tao et al., “WebWISE: Web Interface Control and Sequential Exploration with Large Language Models,” arXiv preprint arXiv:2310.16042v2, 2023.

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