拓海先生、最近部下から「論理制約を学習に入れると安全性が担保できる」と聞きまして、いくつか論文を見せられたのですが、形式検証とかテンソル、LTLfといった言葉が並んでいて正直混乱しております。要するに我々の現場で使える話なのでしょうか。
素晴らしい着眼点ですね！大丈夫です、田中専務。今回の論文は難しく見えますが、平たく言うと「学習の過程に人間が決めた約束事を数学的に組み込み、実装まで正しさを検証した」研究なんですよ。要点は三つあります、まず形式検証により約束事が壊れないことを証明していること、次にその約束事をニューラル学習に組み込むために勾配で使える損失関数に変換していること、最後にその損失をPyTorchと連携して実行可能にしていることです。
なるほど、証明までやるという点が肝なのですね。しかし、現場で使うとなるとコストも気になります。これって要するに我々がモデルに「ここは絶対に通ってはいけない」といった制約を教え込めるということですか？コスト対効果の観点でどう見ればよいでしょうか。
素晴らしい着眼点ですね！コスト対効果を評価する際は三点を抑えればよいです。第一に、仕様を明確に定義できるかどうかを評価すること、第二にその仕様を満たすことで防げるリスクや事故のコストを見積もること、第三に実装・検証に要する開発コストと運用コストを比較することです。特に本研究は数学的に正しさを担保しているため、仕様を正しく反映できれば後戻りコストが小さくなる可能性がありますよ。
具体的な運用をイメージしたいのですが、例えば自動搬送ロボットの軌跡を学ばせる場合、どのように使うのですか。現場の担当が扱えるレベルの話になりますか。
素晴らしい着眼点ですね！実務の流れで言うと、まずは「守るべきルール」を現場の人が定義します。それを論理式に落とし込み、論文の方法はその論理式を滑らかな損失関数に変換して学習中に最小化するという仕組みです。現場担当の方は最初はルールを言葉で出すだけでよく、論理式への変換や検証は技術チームが担えば運用は現実的です。一緒に段階を踏めば必ずできますよ。
それなら我々も試す価値はありそうです。ところで「形式検証」や「LTLf」というのは難しそうに聞こえますが、現場の言葉でどう説明すれば良いですか。部下に説明するフレーズが欲しいのです。
素晴らしい着眼点ですね！簡単に言えば、LTLfは「時間軸に沿った約束事を表す言語」です（Linear Temporal Logic on Finite Traces）。形式検証は「その約束事がコードや数式で満たされるかを数学的に証明する作業」です。会議で使える短い説明は用意しておきますからご安心ください。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。
わかりました。最後に、これを試すときの着手ポイントを三つにまとめてください。それと、私が部下に説明するときに使う言葉を一つ二つ教えてください。
素晴らしい着眼点ですね！着手ポイントは三つです。第一に現場で守りたい明確なルールを三つ以内に絞ること、第二にそのルールを表す簡単な時間的条件を技術チームと作ること、第三にまずは小さなシミュレーションで損失関数が働くか確認することです。会議で使える短いフレーズは「この学習は現場のルールを学習段階で必ず満たすことを目指します」と「まずはシミュレーションで安全性を検証してから実運用に移します」の二つが良いです。大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。
よし、整理すると、現場のルールを定義してそれを数学的に損失に落とし込み、まずはシミュレーションで検証する、と。この理解で合っているかと思いますが、私の言葉で部下に言い直すと「現場のルールを学習時に守らせるための仕組みを入れて、まずは安全性を数値で確認する方法だ」となります。これで説明してみます。
