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Prompting Science Report 1:プロンプトエンジニアリングは複雑で状況依存である — Prompting Science Report 1: Prompt Engineering is Complicated and Contingent

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田中専務

拓海先生、最近社内でAIの導入を急かされまして、まずは論文を読むべきだと言われました。ただ正直、専門書を読む時間がなくて困っています。今回読むべき論文の要点をざっくり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!大丈夫、要点を先に結論で示しますよ。簡潔に言うと、この報告は「プロンプト設計(Prompt Engineering)が想像以上に複雑で、使い方や評価基準によって結果が大きく変わる」という事実を示しています。重要な点を三つに分けて説明できますよ。

田中専務

三つに分けると、どんな観点になりますか。投資対効果の観点で具体的に知りたいです。

AIメンター拓海

良い質問です。まず結論を三つで示します。第一に、ベンチマークの『測り方』次第でモデル評価が大きく変わる。第二に、プロンプトの工夫が常に有効とは限らない。第三に、結果のばらつきが大きく、安定性の確認が必要だ、という点です。投資対効果の評価ではこの『不確実性』を織り込む必要がありますよ。

田中専務

それは要するに、同じAIでも評価基準や聞き方で成績が良くも悪くもなるということですか。現場に導入する際の期待値設定が難しいという理解で合っていますか。

AIメンター拓海

その通りです。素晴らしい着眼点ですね!もう少し噛み砕くと、まずBenchmark(ベンチマーク)というのは評価基準のことで、何をもって『正解』とするかで結果が左右されます。次にPrompting(プロンプト、入力の言い回し)を変えると答えが変わるが、必ず良くなるわけではない。最後に、同じ質問を何度も試してみると結果がばらつくため、単一回の検証では過信できないのです。

田中専務

実務でやるとしたら、どのように評価基準を決めればいいですか。うちの現場は間違いが許されない業務もありますから、安定性を重視したいです。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!まずは目標を明確にすることです。安定性を重視するならCorrectness Threshold(正解閾値、どの程度の精度を『正解』とみなすか)を厳しめに設定し、複数試行での分布を確認する。要は一回の成功で導入を決めず、再現性とばらつき指標を経営指標に入れるべきです。分かりやすく言えば、試合で一度勝っただけで優勝を決めないようにするイメージです。

田中専務

プロンプトの礼儀正しさ、例えば「Please」とか「I order you」とかで性能が変わるという話もあると聞きましたが、現場ではそんな細かい言い回しを気にする必要がありますか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!論文ではPolite Prompt(丁寧な指示)とCommanding Prompt(命令っぽい指示)を比較していますが、全体としては一貫した効果は見られないことが多いと報告されています。つまり個別の質問では差が出るが、集合的に見ると違いは小さくなる。したがって、まずは業務要件に合ったプロンプト群を作り、A/B的に評価してから運用ルールを定めるのが現実的です。

田中専務

なるほど。結局、万能の教科書的なプロンプトはないと。これって要するに、プロンプトは製品設計と同じで現場に合わせて作り込む必要があるということですか。

AIメンター拓海

そのとおりです、素晴らしい着眼点ですね!要点を三つで再提示します。第一に、評価基準(Benchmark)を目的に合わせて決めること。第二に、プロンプトの改良は万能薬ではなく、効果を検証すること。第三に、繰り返し実行して安定性を測ること。これらを経営判断の段階で評価指標に組み込めば、導入の期待値が現実に近づきますよ。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。

田中専務

分かりました。では私なりにまとめます。『目的に応じた評価基準を定め、プロンプトは現場で評価し、安定性を評価してから導入する』という方針で進めます。ありがとうございました。

1. 概要と位置づけ

結論を先に述べる。本報告はプロンプト設計(Prompt Engineering)が単なる「言い回しの工夫」では済まず、評価基準と運用条件に強く依存することを示した点で重要である。端的に言えば、同じ質問でも評価方法や基準を変えれば結果は大きく異なり、単発の検証結果だけで導入判断を下すことは危険である。企業がAIを業務活用する際、特に経営層が重視すべきは性能のピークではなく、再現性と安定性だと本報告は提示する。

背景には、大規模言語モデル(Large Language Model、LLM、大規模言語モデル)という技術が実運用に入る中で、評価の標準化が追いついていない現実がある。従来のベンチマークは1回の性能で比較する傾向があるが、実務では繰り返しの挙動が重要である。本報告は企業や教育機関、政策立案者向けに厳密な試行を通じて実務的示唆を与えることを目的としている。

この報告が与える最も大きな示唆は二点ある。第一にベンチマークの「基準設定」が評価結果を左右すること、第二にプロンプトの工夫が常に改善をもたらすわけではないことだ。特に投資対効果を考える場合、導入前の評価プロセスが収益性やリスク評価に直結する点を無視できない。

本報告はPhDレベルの難易度を持つデータセットを用いて実験を行っており、ここで示された不確実性は一般的な簡易タスクよりも顕著であった。したがって全ての業務に同じレベルの不安定性が生じる訳ではないが、経営判断においてはその可能性を想定しておく必要がある。

要するに、本報告はAI導入における期待値の設定と検証設計を変える可能性がある。経営層は短期的な成功例に飛びつくのではなく、再現性とばらつきの管理を評価基準に組み込むべきである。

2. 先行研究との差別化ポイント

本研究の差別化点は二つある。第一に、多数回の試行を行うことでモデルの挙動の分布を明示した点である。従来の多くの研究は単回試行での性能比較に依存しており、安定性の観点が薄かった。本報告は100回の再試行などを通じて不確実性の大きさを示し、評価設計の重要性を浮き彫りにしている。

第二に、プロンプトの「礼儀」や書き方の違いが一貫した効果を持つかを検証した点である。Polite Prompt(丁寧な指示)やCommanding Prompt(命令的な指示)など複数条件を組み、集計レベルでの効果を分析したところ、個別質問では違いが出る一方で、全体では差が小さいことが示された。これは実務にとって重要な示唆である。

要は既存研究が示す「ある種のテクニックは有効だ」という主張を盲信するのではなく、目的と評価基準を明確にした上で検証する必要があるという点で本報告は先行研究に対する実務的な補完となる。実務寄りの観点から評価設計を提案している点が本報告の特徴である。

さらに本報告は異なるモデル間の比較や条件差に対する効果量の提示を行い、ベンチマークの設定が意思決定に与える影響を定量的に示した。経営層が導入の意思決定を行う際に参照しやすい形で結果が提示されている点が差別化要素だ。

総じて、本報告は学術的な精度だけでなく、導入を検討する企業にとって有用な評価設計の視点を提供している点が先行研究との差である。

3. 中核となる技術的要素

本報告で中心となる技術的概念はBenchmark(ベンチマーク、評価基準)とPrompt Engineering(プロンプトエンジニアリング、入力設計)である。Benchmarkは何を「正解」とするかを定義するものであり、これが変わると同じシステムの評価が変動する。企業に置き換えるとKPIの定義を変えれば評価が変わるのと同じである。

Prompt EngineeringはLLMへの入力設計を指し、文言や形式、前置情報を変える手法群を含む。報告ではPolite PromptやCommanding Promptなど複数条件を用いて比較実験を行った。重要なのは、プロンプトを改良すること自体はツールであり、成功するかは目的とデータセット次第だという点である。

また本報告は再現性の評価手法としてMultiple Trials(複数試行)を採用しており、一回の成功に依存しない測定を重視している。実務ではこの手法が運用リスクの評価につながるため、経営判断の際に有益である。統計的信頼区間の提示により意思決定の不確実性を見える化している。

これらの要素は単独で考えるのではなく、評価基準とプロンプト設計、試行回数という三つの軸で相互作用する。経営の現場ではこれらを俯瞰して導入要件を設定することが求められる。つまり技術的要素は実務と結びつけて初めて意味を持つ。

最後に用語の整理として、Large Language Model(LLM、大規模言語モデル)などは初出時に英語+略称+日本語で示し、現場では簡潔に「モデル」と呼ぶ運用ルールを持つことが望ましい。

4. 有効性の検証方法と成果

検証方法は目的指向の評価設計である。報告は特定の高難度データセットを用い、各プロンプト条件ごとに多数回の試行を行った。これにより単回の成功に頼らない分布情報を取得し、平均性能だけでなくばらつきや信頼区間を重視した評価を行っている点が特徴だ。

成果としては、モデルの平均性能がランダム推測と大差ない閾値や、プロンプト条件間の差が個別問題では顕著だが集計では小さくなるケースなど、実務上重要な複数の知見が得られている。特に高正解閾値を採るとモデルの優位性が薄れる点は、ミスが許されない業務での導入判断に重大な含意を与える。

さらに報告は特定モデルでの効果差を示し、未整理のまま導入を進めるリスクを明確にした。企業はこの成果を踏まえ、評価設計と運用ルールを事前に定めることで導入リスクを低減できる。測定の透明性が意思決定の質を高めるのだ。

検証の限界も明示されている。用いたベンチマークが高難度である点や、すべてのモデルやタスクに普遍化できるかは不明である点だ。したがって成果は指針として有用だが、各社の業務に合わせた追試が必要である。

まとめると、検証方法は「目的に合った閾値設定」「多数回試行による安定性評価」「プロンプト条件の比較」の三点を組み合わせたものであり、実務的な評価フレームワークとして再利用可能である。

5. 研究を巡る議論と課題

議論の中心は評価基準の妥当性とプロンプト最適化の一般化可能性である。本報告はプロンプトの有効性がタスクごとに異なること、そしてベンチマーク基準の選択が評価結果を左右することを示したため、「どの基準で評価するか」が争点となる。経営判断においてはこの基準選定が最初の重要な意思決定だ。

加えて、プロンプトの微修正がどの程度普遍的に効くのかは未解決の課題だ。報告では個別問題で差が出る一方、集計では小さくなると示されたため、プロンプト最適化に投入するリソースの配分は慎重に行う必要がある。ROIを評価するには実運用に近い条件での検証が不可欠である。

実務上の課題として、モデルの更新やブラックボックス性、データプライバシーの問題が残る。これらは本報告の実験範囲外だが、導入運用の際に評価基準の再設計を迫る。したがって研究結果を鵜呑みにせず、ガバナンスと運用ルールを並行して整備することが求められる。

また、測定のばらつきをどう定量的に経営指標に紐づけるかが今後の課題である。例えばサービス品質の変動を想定したリスク評価や、SLA(Service Level Agreement、サービス水準合意)に織り込む方法論の確立が急務である。

結論として、研究は重要な警鐘を鳴らしているが、実務への落とし込みにはさらに実証と制度設計が必要である。

6. 今後の調査・学習の方向性

今後の研究と実務的学習は三方向に向かうべきである。第一に、タスク別の評価基準の標準化とその透明性の確保である。経営層は評価基準をKPIに落とし込み、導入判断を客観化する必要がある。標準化は単に学術的な求めではなく、事業継続性の観点から重要である。

第二に、プロンプト最適化のコスト対効果分析である。プロンプト改良にかける人時や外部コンサル費用が期待改善に見合うかを定量化するフレームを構築すべきだ。現場では小さな改善が積み重なっても、投資回収が見えないことがあるため、ROI評価が不可欠だ。

第三に、運用フェーズでの安定性監視体制の構築である。モデルの挙動は時とともに変わる可能性があるため、導入後も定期的な再評価とフィードバックループを回すことが重要だ。これにより一時的な成功に依存しない持続可能な運用が可能となる。

最後に、学習教材としては経営層向けのエグゼクティブサマリと、現場技術者向けの再現実験ガイドを別々に整備することを推奨する。双方の理解が噛み合うことで、導入の意思決定と現場運用の両輪が回る。

以上を踏まえ、経営判断は短期的な結果よりも再現性とリスク管理を重視して設計すべきである。

検索に使える英語キーワード

Prompt Engineering, Benchmarking, Large Language Model, GPQA Diamond, Reproducibility

会議で使えるフレーズ集

導入案を説明する際は「本提案は再現性と安定性を重視した評価設計に基づいています」と切り出すとよい。リスクを提示する際は「単回の成功例は参考値に過ぎず、複数試行での分布をもとに期待値を設定する必要があります」と述べると趣旨が伝わる。コストに関しては「プロンプト改良の投資対効果を定量的に評価した上で優先順位を決めます」と説明すれば現実的な議論ができる。

L. Meincke et al., “Prompting Science Report 1: Prompt Engineering is Complicated and Contingent,” arXiv preprint arXiv:2503.04818v1, 2025.

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