拓海先生、最近部下から「時系列のデータは普通のクラスタリングじゃダメだ」と言われまして、遺伝子の実験データを例にした論文があると聞きました。正直、遺伝子の話は遠いのですが、うちの工場の設備データにも関係あるような気がして。要点を端的に教えていただけますか。
素晴らしい着眼点ですね！簡単に言えば、この論文は「時間で変わるデータ」を扱う際に、状態の数を決めずに柔軟にモデル化する方法を示しています。要点は三つです。まず、時間軸を考慮すること、次にモデルの複雑さを自動で決められること、最後に結果が過学習しにくいことですよ。
時間を考慮する、というのは具体的にどういう違いがあるのですか。うちの稼働データでいうと、朝礼後の動きと夜間の動きが違うといったことを捉えるという理解で合っていますか。
その理解で正しいですよ。従来のクラスタリングは各時点を独立した次元と見なすため、時間の順序や変化のパターンを無視してしまいます。隠れマルコフモデル（Hidden Markov Model HMM、隠れマルコフモデル）は、観測される数値の裏にある”状態”が時間とともに遷移するという前提で作られており、順序が重要なデータに強いんです。
なるほど。ただ、普通のHMMは状態数をあらかじめ決めなければならないと聞きました。状態の数を間違えると性能が悪くなるとも。ここがいつもネックです。これって要するに状態数を自動で決めてくれるということですか？
そうです。論文が使うのは階層的ディリクレ過程（Hierarchical Dirichlet Process HDP、階層的ディリクレ過程）という考え方で、理論上は「可算無限」の状態候補を許容します。実務では有限のデータから必要なだけの状態が自然に使われるため、事前に状態数を決める必要がなく、モデル選択に伴う手間や過学習のリスクが減るんです。
投資対効果の観点で教えてください。導入コストや現場への負荷を考えると、結局効果が出るかどうかが問題です。うちのような中小製造業でも意味がありますか。
大丈夫です。導入で期待できる効果は三つに集約できます。一つ目は異常やパターンを時間軸で捉えられること、二つ目はモデルが自動で複雑さを調整するため現場データに合わせやすいこと、三つ目はクラスタの解釈がしやすく意思決定に直結することです。段階的にプロトタイプを作れば費用対効果を確かめながら導入できるんです。
実運用での注意点はありますか。うちのデータは欠損やノイズが多いですし、IT部隊も少人数でクラウドはあまり触ってほしくないという現場の声もあります。
現場の現実に合わせるのが大事です。まずデータ品質の改善から始め、小さなスコープで可視化とクラスタリングを並行させれば、欠損やノイズの影響を早期に把握できます。クラウドでの実行が難しければオンプレミスやハイブリッドでも運用可能であり、結果をまず人が評価して解釈のルールを作る運用にすれば導入がスムーズです。
分かりました。これって要するに「時間の流れを踏まえて、自動で使うべき状態を見つける仕組み」で、それを現場データに当てると異常検知や運転モードの可視化に役立つということで間違いないですか。
その通りですよ。大丈夫、一緒にプロトタイプを作れば必ず成果は見えてきますよ。まずは一週間分の稼働ログで試してみましょう。要点は三つ、時間を考えること、状態数を固定しないこと、現場で解釈して価値に変えることです。
分かりました。ではまず小さく試して、効果が出たら本展開を考えます。これは私の言葉で言うと、”時間で変わるパターンを自動で分けてくれる仕組みを作り、現場が使える形に落とす”ということですね。ありがとうございます、拓海先生。
