人工 知能 は 人間 を 超える か Chapter02(1)

ブーム と 冬 の 時代

いま 注目 を 集める 人工 知能 に ついて 、第 １ 章 で は 、世の中 に は 「人工 知能 搭載 」を うたった 製品 や サービス が 数多く 存在する 一方 で 、専門家 の 間 で は まだまだ 人工 知能 は できていない という 認識 である こと を 説明した 。

で は 、なぜ いまだに 人工 知能 が 実現 できて いない のだろうか 。

その 答え を 紐解く ため に 、人工 知能 の 歴史 を 、順 を 追って たどって いこう 。 くわしく は 後 ほど 説明 する ので 、まずは 大まかに 把握 して もらう だけ で 十分である 。

人工 知能 研究 は 、これ まで 「ブーム 」と 「冬 の 時代 」を 繰り返して きた 。

第 １ 次 ＡＩ ブーム は １９５０年代 後半 ～１９６０年代 。

コンピュータ で 「推論 ・探索 」を する こと で 特定 の 問題 を 解く 研究 が 進んだ 。 しかし 、いわゆる 「トイ ・プロブレム 」（おもちゃ の 問題 ）」は 解けて も 、複雑な 現実 の 問題 は 解け ない こと が 明らかに なった 結果 、ブーム は 急速に 冷め 、１９７０年代には人工知能研究は冬の時代を迎えた。

第 ２ 次 ブーム は １９８０ 年代 であり 、コンピュータ に 「知識 」を 入れる と 賢く なる という アプローチ が 全盛 を 迎え 、エキスパート システム と 呼ばれる 実用的 な システム が たくさん つくられた 。

しかし 、知識 を 記述 、管理 する こと の 大変 さ が 明らかに なって くる と 、１９９５年ごろにはふたたびＡＩは冬の時代に突入してしまう。

一方 、１９９０ 年 代 半ば の 検索 エンジン の 誕生 以降 、 インターネット が 爆発 的に 普及 し 、２０００ 年 代 に 入る と 、 ウェブ の 広がり と ともに 大量の データ を 用いた 「 機械 学習 」 が 静かに 広がって きた 。

そして 現在 、 ＡＩ 研究 は ３ 回目 の ブーム に 差しかかって いる 。

第 ３次ＡＩブームは、図３のようにビッグデータの時代に広がった機械学習と、技術的に大きなブレークスルーであるディープラーニング（特徴表現学習）の２つの大波が重なって生まれている。

そこ に 、ＩＢＭのワトソンプロジェクトや将棋電王戦など、象徴的な出来事が重なり、また、前述のレイ・カーツワイル氏のシンギュラリティ（人工知能が爆発的に進化する技術的特異点）に対する懸念や、スティーブン・ホーキング氏の発言など、恐怖感を煽る要素が重なり、さらに波が高くなっている。 たとえば 、第 ２次 ブーム の 主役 である 知識 表現 も 、第 ３次 ブーム の 主役 である 機械 学習 も 、本質的な 技術 の 提案 は 、第 １次 ブーム の とき に すでに 起こっている し 、逆に 、第 １次 ブーム で 主役 だった 推論 や 探索 も 、第 ２次 ブーム で 主役 だった 知識 表現 も 、いま でも 重要な 研究 として 脈々と 継続されている 。 いずれ に しても 、ここ で は 大雑把に ３ 回 の ブーム が ある と いう こと を つかんで もらい たい 。

図 ４ は 人工 知能 研究 の 見取り図 である 。

図 の 意味 は おいおい 明らかに なる だろう 。

「人工 知能 （ArtificialIntelligence）」という 言葉 が 初めて 登場 した の は 、１９５６年の夏に米国東部のダートマスで開催された伝説的なワークショップである。

人間 の ように 考える 機械 を 初めて 「人工 知能 」と 呼ぶ こと に した のだ 。

世界 初 の 汎用 電子式 コンピュータ として 知られ る 、１万７０００ 本 あまり の 真空管 を 使った 巨大な 計算機 ＥＮＩＡＣ の 誕生 から 10 年 。

その 圧倒的な 計算力 を 目にした 人たち は 、コンピュータ が いつしか 人間 より 賢く なる 、人間の 能力 を 凌駕する だろう と 当然のように 思った のである 。

ジョン ・マッカーシー 、マービン ・ミンスキー 、アレン ・ニューウェル 、ハーバート ・サイモン という 著名な ４人 の 学者 も 参加 した この ワークショップ で は 、コンピュータ に 関する 当時 最新 の 研究 成果 が 発表 され 、中でも ニューウェル と サイモン による 世界 初 の 人工 知能 プログラム と いわれる 「ロジック ・セオリスト 」の デモンストレーション が 知られている 。

この プログラム は 自動 的に 定理 を 証明 する プログラム であった 。

この 会議 は人工 知能 分野 で は 伝説 の 、 いわば 創世 記 の 物語 であり 、４人 と も 、 人工 知能 研究者 に とって は 神話 の 世界 の人物 だ 。

全員 コンピュータ 分野 の ノーベル 賞 と いわれる チューリング 賞 を 受賞 し 、サイモン 氏 は ノーベル 経済 学 賞 まで 受賞 して いる 。

私 は 、スタンフォード 大学 で おじいさん に なった マッカーシー 氏 を 見て 、ひとり 興奮していた ものだ 。

また 、ミンスキー 氏 が 日本 に 来られた とき に 勇躍 インタビュー の 機会 を もらい 、一緒に 食事 を しながら 人工 知能 が いつ できる の か という 話 も した 。 残念 ながら 、ニューウェル 氏 は １９９２年、サイモン氏は２００１年、マッカーシー氏は２０１１年に亡くなっている。 この 時代 、中心的な 役割 を 果たした の が 「推論 」や 「探索 」の 研究 である 。 「推論 」は 人間 の 思考 過程 を 記号 で 表現 し 実行 する もの である が 、処理 として は 探索 と 近い ので 、ここ で は 探索 を 説明 しよう 。 探索 を 考える とき は 、迷路 を 思い浮かべる と わかりやすい 。

図 ６ の 上 の ような 迷路 が あった と する 。

これ を 人間 が 解く とき は 、行き止まり に なる まで 指 や ペン で なぞり ながら 移動し 、ゴール を 目指す 。 コンピュータ は このまま で は 解き にくい ので 、問題 を 図 の 真ん中 の ように 読み 替える 。 スタート （ Ｓ ）と ゴール （ Ｇ ）、さらに 道 が 分かれる 分岐点 に ノード （頂点 ）を つくって 文字 を 振り （たとえば Ａ や Ｃ ）、行き止まり に も 文字 を 振る （たとえば Ｂ や Ｅ ）。

まず 、 Ｓ から スタート して Ａ に 行く パターン と Ｄ に 行く パターン の ２ つ が ある 。

Ａ から は Ｂ で 行き止まり の パターン と Ｃ に 行く パターン 。 そうして すべて の 解き方 の パターン を 並べて いく と 、図 の 下 の ように なる 。 これ を 「探索 木 」と 呼ぶ 。

探索 木 は 一般に 下 に 行く ほど 広がって いく 。

目的 が Ｇ に たどり着く こと だ と する と 、 Ｇ が 出てくる まで 、探索 木 を 広げていけば いい こと が わかる であろう 。 そして 、いったん Ｇ が 出て きたら 、たどって きた ルート を なぞれば 、それ が 答え に なる 。 この 場合 は 「 Ｓ → Ａ → Ｃ → Ｇ 」が 正解 だ 。 こっち に 行った 場合 、あっち に 行った 場合 で 、場合分け を する 。 そして こっち に 行った 場合 でも また 場合 分け を する 。 そうして どんどん 場合 分け を して いけば 、いつか 目的 と する 条件 が 出現 する 、という こと だ 。 コンピュータ は 単純な ので 、こういった 場合 分け を どんどん やれ と 指示 する と 、いくらでも 場合 分け を する 。 そして 、いつしか 答え を 見つけて しまう 。

ただし 、同じ 場合 分け でも 、やり方 に よって 効率 が よい 悪い と いう の が ある 。

探索 木 の 広げ方 は 主に ２ つ あり 、１ つ は 、とにかく 行ける ところ まで 掘り下げて みて 、ダメ なら 次の 枝葉 に 移る 「深さ 優先 探索 」。 もう １ つ は 、同じ 階層 （図 中 の 「１層目 」「２層目 」が それ に 当たる ）を しらみつぶし に 当たって から 次の 階層 に 進む 「幅優先探索 」だ 。

幅 優先 探索 なら 、ゴール まで 最短 距離 で たどり着く 解 が 必ず 見つかる が 、途中 の ノード を 全部 記憶して おか なければ いけない ので 、メモリ が たくさん 必要に なる 。

複雑な 迷路 に なる と 、記憶 量 が 膨大に なって コンピュータ の 記憶 能力 が 追いつかない こと も ありえる 。 一方 、深さ 優先 探索 は 、必ずしも 最短 の 解 を 最初に 見つける わけで は ない が 、ダメ なら 一歩 戻って 次の 枝 に 進めば いい ので 、メモリ は それほど 必要 ない 。 運 が よければ いちはやく 解 が 見つかる が 、運 が 悪ければ 時間 が かかる 。 どちら も 一長一短 である 。

実際 に は 、この ２ つ の よい とこどり を する ような 方法 や 、特殊な 問題 に 対して 特別に 早く 解く 方法 など の 研究 が 古くから さ れて いて 、いま でも そういった 研究 の 一部 が 脈々と 続いている 。

有名な 例 として は 「ハノイ の 塔 」が ある 。

何 枚 か 円盤 が 重なって いて 、この 円盤 を そのまま の 形 で 、一番 左 から 一番 右 まで 移して ください と いう 問題 だ 。

ただし 、２つ 条件 が ある 。 １つ は 「円盤 は １ 枚 ずつ しか 移動 でき ない 」、もう １ つ は 「小さい 円盤 の 上 に 大きい 円盤 を 載せて は いけない 」。 さて 、どう やって 解けば いい だろう か 。 次 ページ の 図 ７ を 見 ながら 考えて みて ほしい 。

まず １ 番 上 の 円盤 を 右 に 入れる 。

２ 番目 の 円盤 は 右 に は 置け ない （小さい 円盤 の 上 に 大きい 円盤 を 載せる こと に なる から ）ので 、真ん中 に 置く 。 ３ 番目 の 円盤 は どこ に も 置け ない ので 、ひとまず 右 に 置いた １ 番 小さな 円盤 を 真ん中 に 置く 。 空いた 右 に ３ 番目 の 円盤 を 移動 する ……と いう ふうに 続けて いって 、最終的に すべての 円盤 を 右 に 移動 する こと が できる 。

この パズル も 、探索 木 で 解く こと が できる 。

円盤 が 移動 できる すべて の 場合 を 順に 試して いけば いい のである 。 その うち 、ゴール と なる 状態 、つまり 右 に 円盤 が 移動 した 状態 に たどり着けば 、そこ から 逆に たどって いく と 、答え の 手順 が 得られる 。 プランニング と 呼ば れる 技術 である 。

たとえば 、部屋 の 外 に いる ロボット に 「部屋 の 中 から バッテリー を 持って きなさい 」と いう 命令 を 与えた と する 。

あらゆる 状況 〈 前提 条件 〉 に ついて 、〈 行動 〉 と 〈 結果 〉 を 記述 して おけば 、 最終 的に ロボット は バッテリー を 部屋 から 持ち出す こと が できる はずだ 。

プランニング の 研究 で は 、〈 前提 条件 （ プリコンディション ）〉 と 〈 行動 〉 と 〈 結果 （ ポスト コンディション ）〉 と いう ３ つ の 組み合わせ で 記述 する ＳＴＲＩＰＳ （ Stanford Research Institute Problem Solver ） が 有名である 。

１９７１年 当時 、プランニング の 研究 は 、ロボット を 実際に 動かす ところ まで はいっておらず 、まだ シミュレーション の 段階 に とどまっていた が 、この ＳＴＲＩＰＳは、実際のロボットを含め、その後の研究の発展に大きく貢献した。

また 、こうした 仕組み を 「積み木 の 世界 」の 中 で 完全に 実現した 研究 も 行われた 。

ＳＨＲＤＬＵ は 、スタンフォード 大学 の テリー ・ウィノグラード 氏 が １９７０年 に 開発した システム で 、「積み木 の 世界 」に 存在する さまざまな 物体 （ブロック や 球 、箱 など ）を 、英語 で 指示して 動かす こと が できた 。

たとえば 、「いま 、あなた が つかんで いる もの より も 高い ブロック を 見つけ 、それ を 箱 の 上 に 置け 」「その ブロック を 取り除け 」など と 指示 して 、その 通り に 動かす こと が できた のである （「その 」という 指示語 の 意味 も 理解 できた ）。 「積み木 の 世界 」の 中 だけ と は いえ 、言葉 を 正しく 理解 する こと が できる システム であり 、人工 知能 の 大きな 成功 例 と された 。

なお 、この ウィノグラード 氏 は その後 、ヒューマン ・コンピューター ・インタフェース （ＨＣＩ）という領域に研究分野を変更して、グーグルの創業者のひとり、ラリー・ペイジ氏を育てている。

これ ら の ゲーム も 、基本的に は 探索 である 。