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不完全モデルを用いた予測

(Forecasting using incomplete models)

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田中専務

拓海先生、最近部下が「不完全モデル」って論文を持ってきまして、聞くと難しくて私にはよくわからないんです。これ、ウチの生産計画に役立ちますか?投資対効果が見えないと怖くて手が出せません。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!大丈夫、一緒に整理しましょう。要点を3つで言うと、1)環境は複雑でも重要な性質だけを学べる、2)学び方は部分的に正しければ良い、3)長期的な予測に強い、という論文です。現場で使えるかは、まず何を『重要な性質』と見るか次第ですよ。

田中専務

なるほど。具体的には「重要な性質」って何を指すんでしょうか。例えば不良率の季節変動だけ掴めれば良いとか、そういう単純な話ですか?これって要するに重要な特徴だけを学べば良いということ?

AIメンター拓海

まさにその通りですよ!要するに、環境全体を正確にモデル化する必要はなく、企業にとって意味ある性質—例えば「隣接工程での同一ロットの挙動」や「あるセンサの故障時に出る偏差」—だけを把握できれば、実務で役に立つ予測ができるという考え方です。ここで言う『不完全モデル(incomplete model, IM、不完全モデル)』は、あえて限定された性質だけを含む確率分布の集合です。

田中専務

それは興味深い。ところで、ウチに来るデータは欠損やノイズが多いんです。そういう不完全なデータでも効く方法でしょうか。学習に時間がかかるなら現場が待てません。

AIメンター拓海

いい問いですね。結論から言えば、この手法は「完全なデータ」を要求しないのが特徴です。論文は確率測度の集合である不完全モデルを仮定し、実際の分布がその集合に属す限り、予測が収束することを示しています。つまり、雑多な部分は放っておいても、設定した重要特徴に関しては時間とともに精度が上がる仕組みです。

田中専務

それなら安心ですが、実務では環境が変わることもあります。例えば新しい設備を導入したら前と分布が変わります。そうすると予測は壊れてしまいませんか?

AIメンター拓海

重要な視点です。論文の枠組みでは、複数の不完全モデルをあらかじめ用意した集合Hの中から真のモデルがいずれかに属すると仮定します。設備変更のような変化は、別の不完全モデルで表現できるなら対応可能です。重要なのはモデル集合の設計であり、実務では複数の仮説を用意しておく運用が現実的です。

田中専務

要するに、あらかじめ考えうるパターンをいくつか用意しておけば、変化にもある程度耐えられるということですね。しかし現場でそれをどう作るか。うちの社員に作らせるのは無理かもしれません。

AIメンター拓海

大丈夫、運用は段階的に組めますよ。要点を3つまとめると、1)まずは現場の判断で「守るべき性質」を定義する、2)それを表現する簡単な不完全モデルをいくつか用意する、3)運用中に新しいパターンが出たらモデル集合を更新する。これなら小さく始めて改善できるはずです。

田中専務

わかりました。最後に一つだけ、経営判断で言えるように要点を短くまとめてもらえますか。投資する価値があるかどうかを一言で示したいのです。

AIメンター拓海

もちろんです。短く3点にまとめますね。1)全体を完全に理解する必要はなく、経営上重要な性質だけを確実に捉えられる、2)雑音・欠損に強く、小さく始めて検証できる、3)変化が起きても複数仮説で運用すれば耐性がある。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。

田中専務

よく整理していただきありがとうございました。自分の言葉でまとめると、「全体を完璧にモデル化するのではなく、経営に重要な性質だけを複数の仮説で押さえておけば、小さな投資で実践的な予測が可能になる」ということですね。

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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