System 0/1/2/3: Quad-process theory for multi-timescale embodied collective cognitive systems(System 0/1/2/3:多時空間スケールを持つ身体化集合認知システムのための四重過程理論)

田中専務

拓海先生、最近話題の論文があると聞きましたが、うちの現場にも関係ありますか。AIって結局、投資対効果が見えないんですよ。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!その論文は「System 0/1/2/3」と呼ばれる枠組みを提案しており、現場の身体性や組織的な知の蓄積を改めて評価する視点を与えてくれます。大丈夫、一緒に要点を抑えていきましょう。

田中専務

身体性ですか。うちの工場なら設備の形とか作業者の動きと関係するんですかね。AIって脳の中だけの話だと思っていましたが。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!簡単に言えば、AIの働きは脳だけで完結しないということですよ。まず三点に整理します。1)身体(体の設計)が自律的に問題解決する場合がある、2)速い直感と遅い熟慮だけでは説明しきれない領域がある、3)長期的には集団が作る記号やルールが知を生むのです。

田中専務

なるほど。で、具体的にSystem 0とかSystem 3っていうのは、現場でどう評価すればよいのですか。これって要するに『体で解く部分と長期的な組織知を評価する枠組み』ということ?

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!まさに要点を突いていますよ。おっしゃる通りで、System 0は身体や機構そのものが問題を解く部分、System 3は組織レベルで生まれる知や記号の長期変化を指しています。現場では『機械設計の工夫』『作業手順の暗黙知』『組織が共有するルール』を個別に見ていく必要があるんです。

田中専務

投資対効果の観点では、どのレイヤーに資源を割くべきか判断しやすくなるということですか。現場の改善がAI導入の前に効くなら順序が変わりますね。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!その通りです。実務では三つの視点で判断するとよいです。1)物理的改良で十分か(System 0への投資)、2)即時反応やルール化で改善できるか(System 1/2の整備)、3)長期的な組織学習を支えるデータと文化(System 3への投資)。これを並行して評価すれば、ROIが明確になりますよ。

田中専務

ありがとうございます。実務で聞きたいのは、どのタイミングでAIに頼るべきか、そして失敗リスクをどう抑えるかです。導入で現場が混乱するのは避けたい。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!現場混乱を抑えるには三段階で進めるとよいです。まず小さく試す(PoC)、次に現場の身体性や手順を尊重して徐々に自動化する、最後に組織的な学習基盤を作る。失敗は小さく、学びは大きくするという方針で進めれば確実に軌道に乗りますよ。

田中専務

分かりました。要するに、まずは機械や作業の『体で解く部分(System 0)』を見直して、その上でデータ運用や組織学習(System 1/2/3)を段階的に整備する、という順序で投資すればいいということですね。自分の言葉で言うと、まず体を整えてから脳と文化を育てる、という理解で間違いありませんか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!まさにその通りです。言葉にすると「まず体を整え、次に即応と熟慮の仕組みを作り、最後に組織の知を育てる」。これで現場の混乱を抑えつつ、投資対効果を上げる道筋が見えますよ。一緒に実行計画を作りましょう。

1.概要と位置づけ

結論を先に述べる。本論文は、従来の二重過程理論(dual-process theory)を拡張し、認知を四つの階層で捉える枠組みを提示した点で学問的に大きな転換点を作った。特に、従来は脳内プロセスとして扱われがちだった認知を、身体的な自律応答(System 0)と、集団や文化が長期にわたって蓄積する記号的知(System 3)まで含めて統一的に説明したことで、AIやロボットの設計、組織の知識戦略に直接的な示唆を与える。

本論はまず、System 0を身体や機構の形態計算(morphological computation)として位置づける。これは装置や機械の物理特性そのものが問題解決に寄与するという考え方であり、センサーやソフトウェアだけに頼らない実務的な示唆を与える。次に、System 1/2を直感的処理と熟慮的処理として再検討し、脳内の動力学やAIモデルの観点から構築的に説明する。

最後にSystem 3で提示されるのは、集団予測符号化(collective predictive coding)を通じた記号出現と社会的適応である。ここでは言語や規範がどのように進化し、組織の意思決定や長期戦略に結び付くかを示す。これにより、本論は短期的なアルゴリズム設計と長期的な文化形成を結びつける理論的な橋を提供する。

ビジネス的には、単なるモデル精度の改善だけでなく、工場の機構設計や作業手順、組織学習の投資配分を再考させる点が最も重要である。投資対効果を高めるために、まず物理と手続きの改善で効果が出る部分を特定し、その上でデータとアルゴリズムに投資する順序を示す点で実務に直結する。

この枠組みは、AIやロボット導入を考える経営層に対して『どこに投資すべきか』を理論的に示すツールを提供するものであり、現場に根差したDX戦略の再設計を促すものである。

2.先行研究との差別化ポイント

従来の二重過程理論は、System 1(速い直感)とSystem 2(遅い熟慮)により人間の思考を説明してきた。だがこの枠組みは身体の自律的役割や社会的時間スケールの重要性を十分に扱えていない。論文はここに穴があると指摘し、身体と集団という二つの欠落を埋めるための拡張を提案する。

第一の差別化はSystem 0の導入である。System 0はセンサーや制御ソフトを介さず、機構そのものの物理性が適応行動を生むという観点を含む。これはロボット工学や生体模倣の分野で議論されてきたが、認知理論に統合した点で新規性がある。

第二の差別化はSystem 3、すなわち集団レベルの符号化と記号出現を理論に組み込んだ点である。文化や言語が長期的に形作る知は、単独のエージェントで再現できない性質を持つため、社会的時間スケールを扱う新たな枠組みが必要である。

第三に、時間の多重スケール性に対する扱いだ。本論は哲学者アンリ・ベルクソンの時間概念を参照し、超高速から超長期に至る階層を理論的に調和させることで、認知現象の時間的階層を一元的に捉える。これにより、実験室的短期効果と社会的長期変化を橋渡しできる。

以上により、本論は理論的整合性と実務的示唆の両面で先行研究から一歩進んだ位置を占める。経営判断においては、単なるアルゴリズム投資ではなく、物理・手続き・文化の三者をどう組み合わせるかという視座を提示した点が差別化の核心である。

3.中核となる技術的要素

本論の技術的中核は四つのシステムの定式化と、それぞれを結ぶ時間的階層の扱いにある。まずSystem 0は形態計算(morphological computation)として物理的構造が計算的役割を果たすという視点を導入する。機械設計や治具の工夫がアルゴリズム介入なしに性能を左右するという点は現場設計者にとって直接的に意味がある。

System 1System 2は従来の二重過程を引き継ぎつつ、ニューラルダイナミクスとAIモデルの観点から再解釈される。System 1は素早い直感やルール化された反射的行動を示し、System 2は計画や推論を担う。AI導入時にはこれらの分担を明確に設計することがポイントである。

System 3は集団予測符号化(collective predictive coding)と記号出現の理論を扱う。組織が長期にわたり共有する言語や手順、業界標準がどのように形成されるかを説明し、これがなければ単体の高性能モデルも社会的適応に乏しくなると指摘する。

技術的には、これらを結ぶために多スケールモデリングと、身体-制御-社会の連成を扱う数理的枠組みが必要である。論文は自由エネルギー原理(free-energy principle)など既存の統一理論を参照しつつ、実装可能性を示唆するモデル化アプローチを提示している。

実務者にとっての教訓は明確だ。センサーやAIアルゴリズムを投入する前に、まず物理設計と作業手順の見直しを行い、その上で段階的にSystem 1/2の自動化、さらにSystem 3として組織学習基盤を整備することが効率的である。

4.有効性の検証方法と成果

論文は理論提案に加えて、各システムの妥当性を示すために複数スケールでの検証手法を提示している。短期的な身体反応はロボットや生体模倣実験で示し、中期的な学習はニューラルネットワークや強化学習実験で、長期的な集団適応はシミュレーションと歴史的データの比較で検証するという多面的な方法論である。

具体的には、身体の形状や摩擦特性が歩行や操作の安定性を向上させる実験例を挙げ、ソフトウェア的補正を行わずとも高い性能が得られることを示している。これはSystem 0の実証であり、現場の機構改良がAI導入より先に効く場合があることを示唆する。

中期検証では、System 1/2の役割分担を変えたニューラルモデルが、タスク切り替えやノイズ下での堅牢性に影響することが示された。これにより、直感的反応と熟慮的推論の設計が実際の性能差に直結することが確認されている。

長期検証では、集団シミュレーションにより記号や言語が自発的に形成されるプロセスが観察され、組織内のルール形成や標準化の動態に理論が合致することが示された。これらは実務的に言えば、文化や手順の整備が長期競争力に寄与することを意味する。

総じて、検証結果は理論の実用性を支持しており、段階的な実装と評価によってリスクを抑えつつ効果を引き出せることを示している。経営判断においては、検証計画を明確に持つことが必須である。

5.研究を巡る議論と課題

本論は多くの示唆を与える一方で、未解決の課題も多い。第一に、System 0の定量化である。物理特性がどの程度まで“計算”として扱えるか、その定式化と評価指標が未だ整備途上である。実務では定量的評価指標がなければ投資判断が難しい。

第二に、多スケール統合の実装コストである。System 0からSystem 3までを同時に扱うための計算資源、データ整備、組織的な調整は高コストになり得る。これをどう段階的かつ費用対効果の高い形で進めるかが課題である。

第三に、倫理と社会的帰結の問題である。特にSystem 3に関わる文化や言語の操作は、意図せぬ規範変化や利害対立を生む可能性がある。研究は理論的に魅力的だが、実装には慎重なガバナンスが必要である。

さらに、理論の一般化可能性も検証が必要だ。本論は哲学的概念も含むため、産業別や文化別の適用差が出る可能性がある。これは実務的には、各業界での試験事例を蓄積して適応方法を設計することを意味する。

以上の課題を踏まえると、経営層は理論の魅力に飛びつくのではなく、段階的な検証計画とガバナンス体制を同時に整備する必要がある。これができなければ長期的な恩恵は得られない。

6.今後の調査・学習の方向性

今後の研究は三つの方向で進めるべきである。第一に、System 0の定量化と実務指標化だ。物理的改良がどの程度の性能改善をもたらすかを測るための指標群と評価プロトコルを開発する必要がある。これがあれば投資判断が容易になる。

第二に、段階的実装のための方法論整備である。PoC(proof of concept)からスケールアウトまでのガイドライン、評価基準、失敗からの学習ループを体系化することが求められる。現場を巻き込むためのコミュニケーション設計も重要だ。

第三に、組織学習とガバナンスの連結である。System 3を健全に育てるためには、データ戦略、人材育成、倫理ガイドラインを統合する必要がある。これにより記号やルールの進化が組織の持続的競争力につながる。

学習面では、経営層と現場の橋渡しができる実践的教材やケーススタディの整備を勧める。実際の工場やサービス現場での事例を蓄積し、業界横断で共有することで理論の適用可能性が高まる。

総じて、本論は理論と実務を結ぶ大きな道筋を示したが、実装には段階的な検証とガバナンスの整備が不可欠である。経営判断としては、まず物理・手続きの改善に投資し、その成果を見て次段階へ移る実践的アプローチが現実的である。

会議で使えるフレーズ集

・「我々はまず機械設計と作業手順の改善で効果が出るかを検証すべきだ。」

・「短期的な自動化と長期的な組織学習を分けて投資効果を評価しよう。」

・「System 0の改善が安価で効果が出るなら、AI導入の優先度を下げる判断もあり得る。」

・”Keywords for search: System 0/1/2/3, quad-process, morphological computation, collective predictive coding”

T. Taniguchi et al., “System 0/1/2/3: Quad-process theory for multi-timescale embodied collective cognitive systems,” arXiv preprint arXiv:2503.06138v2, 2025.

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