エージェントモデル:推論モデルへ行動連鎖(Chain-of-Action)生成を内在化する(AGENT MODELS: INTERNALIZING CHAIN-OF-ACTION GENERATION INTO REASONING MODELS)

田中専務

拓海先生、お時間いただきありがとうございます。最近、部下から『エージェントモデル』という言葉が出てきまして、現場導入の判断材料にしたくて伺いたいのですが、何がどう変わるのか教えてください。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!要点を先に言うと、今回の研究はAIが外部ツールを『自分で使い分ける』力を身につけさせる点が変わります。これによって人が逐一指示しなくても、モデルがやるべき行動を判断して実行できるようになるんです。

田中専務

自分で使い分ける……というのは、具体的にどのような場面を想定すればいいですか。例えば、検索とデータベース参照、あとは外部の計算ツールを使うような場面でしょうか。

AIメンター拓海

その通りです。例えるなら、従来のモデルは地図だけ渡される旅行者で、外に出るたびに誰かに『次は右だ、左だ』と教わっていた状況です。今回のアプローチは、旅行者にコンパスと経験を与えて、自分で適切なタイミングで地図を見たり人に聞いたりできるようにするものです。

田中専務

なるほど。しかし、社内の実務で言うと、勝手に外部サービスにアクセスしてコストが膨らんだり、誤った操作で余計な工数が増えたりしないか心配です。運用リスクはどう管理できますか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!ここは要点を三つにまとめます。第一に、研究はモデル内部に『いつ行動を起こすか』を判断する仕組みを入れており、無駄な外部呼び出しを減らすことが目的です。第二に、環境とのやり取りを模擬する内部ワールドモデルで試行錯誤してから実世界へ出すので安全性が高まります。第三に、最終的にはポリシーで許可・制限をかけることで運用上の制御が可能です。大丈夫、一緒に設計すれば必ずできますよ。

田中専務

それなら現場での誤操作は抑えられそうですね。ところで、これを導入すると今の『思考の質(Chain-of-Thought)』が落ちることはありませんか。要するに、行動に振られて本来の思考力が薄くなるのではないかと心配しています。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!これも重要な課題で、論文では『思考(Chain-of-Thought、CoT)』と『行動連鎖(Chain-of-Action、CoA)』のバランスに注目しています。ポイントはCoTを忘れさせないように教師あり微調整と強化学習を組み合わせ、状況に応じて思考と行動を切り替えられるようにすることです。要するに、両方を共存させる設計になっているわけです。

田中専務

なるほど。結局、これって要するに『AIが自分でやるべきことを判断して外部ツールを必要最小限に使いつつ、ちゃんと考える力も保つ』ということですか?

AIメンター拓海

その通りです!要点を三つでまとめると、第一にモデルが『いつ行動するか』を学ぶことで無駄が減る。第二に内部で試行する世界モデルが安全な実行を助ける。第三に最終的な運用ルールでコストや権限をコントロールできる。大丈夫、導入は段階的に進めれば必ず整備できますよ。

田中専務

わかりました。最後に私なりに整理して言いますと、AIをただ使うのではなく、AIに『考える・試す・実行する』のサイクルを身につけさせ、運用ルールで出力先や費用を抑えるということですね。これなら投資対効果の説明もしやすいです。

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。さあ、具体的にどのツールから段階的に試すか一緒に決めていきましょう。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。

1. 概要と位置づけ

結論を先に述べる。本研究は大きく言って、推論(Chain-of-Thought、CoT)に加え、外部ツールをいつ・どう使うかという行動連鎖(Chain-of-Action、CoA)をモデル内部に取り込むことで、モデルの自律性と実用性を同時に高める点を示した。従来は外部からの指示や固定されたワークフローに頼るため、複数ターンにまたがるツール利用が煩雑になりやすかった。これを内部化することで、モデルが状況に応じて自ら行動を決定し、不要な外部呼び出しを減らし、安全性を担保しながら目的達成率を向上させるのが本質である。

基礎的な位置づけとして、従来の『Reasoner(推論モデル)』は主に内的な思考を深めることに優れていた。一方で『Agent(エージェント)』は外部ツールの利用を伴い、環境と双方向に作用するためより高い自律性が求められる。本稿はこの間を埋め、推論モデルにエージェント的な行動選択能力を内在化する試みである。

実務的な意義は明白である。現場では回答を得るために検索、DB参照、計算ツールの組合せが必要になる。外部呼び出しのたびに人が介在すると時間とコストが増す。本研究はその介在を最小化し、業務効率を高め得る手法を提供する。

結論的に、本研究は推論の質を損なわずに行動の自律化を実現する点で従来研究と一線を画す。現場導入の観点では、段階的な運用ルールと内部世界モデルによる安全性評価が鍵になる。

この節の要点は三つである。モデル内部化による自律性、内部ワールドモデルによるリスク低減、運用ルールによる実務適合性の確保だ。これらを踏まえ、次節で先行研究との差分を整理する。

2. 先行研究との差別化ポイント

まず、従来のエージェント的ワークフロー(agentic workflow)は外部プロンプトやスクリプトによってツール利用を制御していた。これは人が設計したフローの通りに動くため予測可能ではあるが、柔軟性に欠け、長い対話や探索が必要な課題には弱いという欠点があった。今回の研究はこの固定化されたフローからの脱却を目指している。

次に、従来研究は大きく二つに分かれる。ひとつは大量のコンテキストでCoT(Chain-of-Thought)を誘導する研究、もうひとつは外部ツールを単発で呼ぶためのインターフェース研究だ。本稿はこれらを統合し、CoTとCoAを同一のモデル内で相互に補完させる点で差別化している。

重要な差別化ポイントは『行動トリガーの学習』である。単にツールが呼べるだけでなく、どのタイミングで行動すべきかをステップ単位で学ぶ仕組みを導入している。これにより無駄な呼び出しが減り、効率的な探索が可能となる。

さらに、軌跡(trajectory)全体を最適化する視点を取り入れている点も特徴だ。個々のアクションの有効性だけでなく、行動の連なり全体としての効果を評価し学習するので、より複雑な知識探索タスクに強くなる。

総括すると、従来の「静的ワークフロー依存」から「内部で判断する動的エージェント」へと進化させる点が本研究の最大の差別化である。

3. 中核となる技術的要素

本研究の技術的柱は三つある。第一はステップレベルの行動トリガー(step-level action triggering)であり、個々の推論ステップで行動を起こす判断を導入している。第二は軌跡レベルでのCoA最適化(trajectory-level CoA optimization)で、行動の連続性を評価して学習する点だ。第三は内部ワールドモデル(internal world model)で、現実環境にアクセスする前に内部で試行し、安全性と効率性を高める。

具体的には、教師あり微調整(supervised fine-tuning、SFT)と強化学習(reinforcement learning、RL)を組み合わせるフレームワークを提案している。SFTで基本的な行動パターンとCoTを維持し、RLで実際の行動選択ポリシーを改良する。これにより、思考能力を忘れさせずに行動能力を伸ばせる設計となっている。

内部ワールドモデルは、外部ツールを呼び出す前に模擬環境で行動の結果を予測・評価する機構である。ビジネスで言えば『試作検証用の沙箱(sandbox)』をモデル内部に持つようなものだ。これがあることで実世界での誤操作や無駄なコストを低減できる。

また、実運用を見据えた制御レイヤーで呼び出し頻度やコスト上限を設定することも可能である。技術要素は高度だが、設計思想は『段階的に自律性を上げる』という実務に親和性の高い方針に基づいている。

技術的な要点をまとめると、行動トリガー、軌跡最適化、内部ワールドモデル、そしてSFT+RLの統合だ。これらが相互に作用して、より実用的なエージェントを実現する。

4. 有効性の検証方法と成果

検証は小規模な推論モデルを用い、検索アクションをテストベッドにしたオープンドメインの質問応答(open-domain question answering)タスクで行われている。まずは検索を行うかどうか、検索結果をどう統合するかといった一連の行動をモデル内部で生成させ、その成功率と呼び出し回数を評価指標とした。

主要な成果は、CoA生成を内部化したモデルが従来のエージェント的ワークフローよりもタスク完了率で優れるという点である。特にマルチターンの探索が必要な課題で性能差が顕著で、無駄な外部呼び出しが減った分だけ実効性が高まった。

また、内部ワールドモデルによる模擬試行は実データへのアクセス回数を減らし、コスト面での利点も示唆された。ただし、本研究は小規模モデルが対象であるため、より大規模モデルや多様なツール群への適用は今後の課題として残る。

評価の方法論自体は妥当であり、実務に生かすためには評価タスクを自社ドメインの代表的な検索・参照・計算フローに合わせてカスタマイズすることが必要である。現場でのA/B試験やパイロット運用が次のステップとなる。

要点は、有効性は実証済みだがスケールと多様性での検証が不足していること、そして運用上の安全策が必須であることだ。これらを踏まえて導入計画を設計すべきである。

5. 研究を巡る議論と課題

本研究が示す方向性には賛否両論がある。支持する立場は、内部化により柔軟で効率的な探索が可能になる点を評価する。一方で懸念されるのは、CoTとCoAのバランス調整が不十分だと推論の質が低下するリスクである。特に業務クリティカルな判断をAIに委ねる際は説明性と検証可能性が重要になる。

技術的課題としては、スパースな報酬下でのRL安定化、行動の安全性評価、そして外部APIやデータソースとのコスト・権限管理が挙げられる。これらは研究室レベルの解決だけでは不十分で、組織的な運用ルールや監査ログの設計とセットで取り組む必要がある。

また、倫理的・法的な問題も無視できない。自律的な外部アクセスが誤った情報流出や著作権問題を引き起こす可能性があるため、ガバナンスを明確にする必要がある。ビジネス導入は技術とルール設計の両輪で進めるべきだ。

最後に、現時点での実験結果は有望だが限定的だ。特に大規模モデルや多種多様なツールを扱う場面で、同じ性能改善が得られるかは未知数である。したがって導入時は段階的にスコープを広げる慎重な戦略が求められる。

議論の要点は、技術的利点と運用リスクを如何に整合させるかにある。経営判断としてはリスク低減策を先に設計した上で技術導入を検討すべきである。

6. 今後の調査・学習の方向性

今後の研究ではまずスケールアップの検証が必要である。具体的にはより大きな言語モデルでCoAの内部化がどの程度有効かを評価し、多種のツール(検索、DB、計算、API呼び出しなど)を跨ぐ長期的なタスクでの性能を確認する段階が求められる。これにより実務での適用範囲が明確になる。

次に、運用面の研究としてはポリシー設計と監査メカニズムの整備が不可欠である。コスト上限や外部ドメインへのアクセス権限をモデルに組み込む技術と、実行ログの可視化手法が必要である。これらは経営側の意思決定と直結する。

また、学術的課題としてはCoTとCoAを同時に学習させる際の忘却(catastrophic forgetting)問題の深掘りがある。教師あり微調整と強化学習の最適な組合せや、軌跡全体の報酬設計が重要な研究テーマとなる。

検索に使える英語キーワードとしては、”Chain-of-Action”, “Agent Models”, “internal world model”, “trajectory-level optimization”, “SFT and RL integration” 等が実務検討の出発点になる。これらを手がかりに文献調査を進めるべきである。

最終的に、技術的展開と運用設計を並行して進めることが、経営視点での実装成功の鍵である。

会議で使えるフレーズ集

「本研究の要点は、モデルが『いつ外部ツールを呼ぶか』を自分で判断できる点であり、それにより不要なAPI呼び出しを抑えつつ探索効率を向上させることにあります。」

「導入時は内部ワールドモデルで事前検証を行い、運用ポリシーで呼び出し権限とコスト上限を管理するステップを必須としましょう。」

「まずはパイロットフェーズで検索とDB参照から始め、効果が見えた段階で計算ツールや外部APIへ範囲を拡張するのが現実的です。」

引用元

Y. Zhang et al., “AGENT MODELS: INTERNALIZING CHAIN-OF-ACTION GENERATION INTO REASONING MODELS,” arXiv preprint arXiv:2503.06580v1, 2025.

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