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帰納、ポパー、そして機械学習

(Induction, Popper, and Machine Learning)

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田中専務

拓海先生、お時間よろしいでしょうか。部下から「機械学習はデータから推論するものだ」と聞いて、うちも大量データをためれば勝てると聞かされて困っています。ですが、そもそも科学というものがどうやって信頼できる知識を作っているのか、昔の哲学の話まで含めて整理したいと思いまして。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!大丈夫、順を追って整理すれば経営判断に直結する示唆が見えてきますよ。今日は「帰納(Induction)」と「ポパー(Popper)」の考え方が機械学習でどう扱われているかを、実務目線で明確にしますね。

田中専務

お願いします。まず聞きたいのは、昔の人が言った「帰納」が今のAIと同じ話なのかどうか、そこが混乱しているんです。データをたくさん集めれば正解に近づく、という話でいいんですか?

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!要点は三つに整理できますよ。第一に、歴史的な『帰納(Induction)』とは「過去の観察を一般化する」やり方であり、それだけでは論理的な確実性がないこと。第二に、カール・ポパーは科学の進み方を『反証(falsification)』で説明し、帰納を基礎とは見なさなかったこと。第三に、現代の機械学習はしばしば統計的・計算的な帰納と混同されるが、本質的には異なる危険や仮定があるのです。

田中専務

なるほど。これって要するに「データを増やすだけでは科学的な真理には届かない」ということですか?現場に投資を促すときの説得材料として重要になりそうです。

AIメンター拓海

その通りです。ですが経営判断に直結する補助線も引けますよ。第一、ただデータを貯めるだけでなく、どの仮定(prior、事前分布)を置くかが成果を左右する。第二、理想化されたベイズ的手法(Solomonoff inductionなど)は理論的だが現実には計算不能である。第三、実務では反証可能な仮説を立てて検証するプロセスが投資対効果を高めるのです。

田中専務

具体的に言うと、どの辺を最初に検討すれば現場への導入リスクを下げられますか。工程での不具合予測にAIを使いたいのですが、現場のデータは偏りがあるはずです。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!まずは一緒に三つの手を打ちましょう。第一に、現場の偏りを認識して、どの事象が観測されていないかを整理する。第二に、反証を計画する。つまりAIの予測が外れたときに、現場で何を測りに行くかを決める。第三に、計算上の仮定(モデルのprior)を評価して簡潔なモデルから始めることです。これで初動の投資負担を抑えられますよ。

田中専務

ありがとうございます。最後に確認ですが、論文で言っている問題点は「理想的な帰納法(例えばSolomonoff的なやつ)が実務では使えない、そして科学は帰納だけで進むわけではない」という理解で合っていますか。これを部長に説明したいのです。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!その理解で正しいですよ。端的に言えば、理論上の「完璧な帰納」は計算的に実現不可能であり、実務的な機械学習は限定的な仮定と検証の繰り返しで信頼を構築するのです。ですから導入計画は、仮定の明示、反証計画、段階的なモデル導入の三点を押さえれば説得力が出ますよ。

田中専務

分かりました。自分の言葉でまとめます。要は「机上の完璧な帰納は現実には使えないから、データだけ貯めて機械学習に投資するんじゃなく、どの仮定で動くかを明確にして、外れたらどう検証するかを先に決めておく」ということですね。これなら部長にも話せそうです。ありがとうございました。

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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