なぜ人工知能は高度な数学を解くことができるのでしょうか?

まずは大学院入試から始めましょう。大学院入試の重要性は大学入試の重要性に匹敵します。数字で言うと、2021年の大学入試の受験者は全国で1,078万人、2022年の大学院入試の受験者は全国で457万人です。つまり、大学院入試の受験者数は大学入試の受験者数のほぼ半分です。もう一度入学率を見てみましょう。2021年の大学入試の入学率は87％でしたが、2022年の大学院入試の入学率はわずか24％でした。大学院入試の競争は大学入試よりもはるかに激しいです。

現在、2022年度大学院入学試験は終了していますが、得点はまだ発表されていません。多くの受験生は、今年の英語科目は比較的簡単で、政治科目は予想よりも難しかったが、最も難しかった科目は数学だったと報告した。ある受験生は「復習時間の70％を数学に費やしたが、結局は私にとって打撃となり、何も知らないように感じた」と語った。 「1年間の復習を無駄にしたような気がする。今年の試験が終わった後、数学を一度も学んだことがないような気がする」という人もいました。大学院入試競争においては、高度な数学をマスターした者が世界を制覇できると言えるでしょう。

実際、数学の問題が難しいと感じるのは普通の人々だけではなく、人工知能でさえ長い間数学の問題を解くことができませんでした。 1年前、世界で最も先進的な人工知能に次のような質問をしたとします。「五荘寺には5本の高麗人参の木が植えられています。3000年に一度花を咲かせ、3000年に一度実をつけ、成熟するまでにさらに3000年かかります。」 18,000年の間に、高麗人参の果実はいくつ生産されたでしょうか? 人工知能がこの質問に答えられる可能性は低いでしょう。当時の人工知能は、文章で表現された数学の問題を解くという点では、まだ小学生レベルでした。

つい最近、人工知能が突然正気を取り戻し、数学の問題を解く能力は理工系の学​​生の能力をはるかに上回るようになりました。何が起こっているのでしょうか? 新しい MIT テクノロジー レポートをご覧ください。

2022年1月4日、マサチューセッツ工科大学を含む4つの大学の共同研究チームが、開発したニューラルネットワークプログラムが微積分や線形代数などの大学の数学の問題を解けるという最新の研究成果を発表しました。数字を計算したり、方程式を書いたり、関数のグラフを描いたりする必要がある場合でも、彼は100％の正確率で簡単にそれをこなすことができます。それは本当に、成績の悪い生徒が数秒で優秀な生徒に変わるようなものです。ほんの数か月前、同様の質問に答える人工知能の最高精度は 10% 未満だったことを知っておく必要があります。

ここまで述べてきましたが、人工知能はどのように機能するのでしょうか?

まず、人工知能がこれまでこれができなかった理由を考えてみましょう。それは決して計算能力が不十分だったからではなく、数学の問題を解くには直接数式を計算するのではなく、文章を理解する必要があるからです。ちょうど『西遊記』の五荘寺の高麗人参の問題と同じです。さらに、一部の質問では文脈が必要であり、暗黙の条件が含まれます。たとえば、確率論の質問は、「テキサス ホールデム ゲームでツーペアになる確率はどれくらいですか?」というものです。この質問は他の人には非常に明確に思えますが、コンピューターにとっては、実際には多くの暗黙の条件があります。たとえば、トランプのデッキには 52 枚のカードと 4 つのスーツがあり、テキサス ホールデムのハンドには 5 枚のカードがあります。人工知能はこれらの暗黙の条件を知らないと問題を解決できません。

この画期的な進歩の中心となるのは、Codex と呼ばれる新しい翻訳ツールです。これは非常に大規模なニューラル ネットワーク モデルです。数億回のコード トレーニングを経て、人間の言語を読み取り、言語が表現したいことを理解し、問題解決に関係のない不要な情報を削除し、コンテキストの背後にある暗黙の条件を完成させ、最終的にプログラミング言語で書き出すことができます。

たとえば、ジャーマン ホールデムの質問は「ツーペアが出る確率はどれくらいですか?」です。コーデックスの翻訳は次のようになります。感じることができます。「デッキには 5 枚のカードがあり、4 枚ずつの 13 グループからランダムに引き出され、合計 52 枚のカードになります。ツーペアを引くには、5 枚のカードに合計 3 種類のカードがあり、各種類のカードは最大 2 枚ずつである必要があります。ツーペアを引く確率はどれくらいですか?」

Codex によって翻訳された後、この数学の問題は非常に単純なプログラミング問題になり、人工知能にとっては簡単なものになります。

クラスメイトの皆さん、Codex は人工知能による不正行為を許すだけでなく、私のような一般人による不正行為も許します。テトリスというゲームがまだこの世に存在しておらず、私がそのゲームのルールを最初に考え出したが、コードを書くことができないとします。どうすればいいでしょうか? Codex に何かを伝えるだけでいいのです。たとえば、「4 つのブロックで構成されたさまざまな形状のブロックが画面の上から落ちてくるゲームを作りたいです。方向キーを押して、ブロックの左右への移動と落下の加速を制御します。画面上の行がいっぱいになったら、この行を削除します...」などです。すると、Codex はコンピューター言語を使用して、説明どおりにスムーズに実行できるゲーム プログラムを再生成し、実際にコンピューター タブレットで実行してプレイできるようになります。

2021年8月のCodex記者会見では、数百語程度のテキスト説明を使用して、Aircraft WarsやBrick Avoidanceなどのゲームを自動生成できることが実証されました。すごいと思いませんか？コードを書けなくても、ゲームデザイナーになれるんです。

最後に、この研究論文を読んで、私もいくつかの感想を抱きました。人間の言語は私たちにとっては普通のことのようで、理解するのは簡単です。私たちはその内容を知らずに毎日それを使用しています。しかし、強力な人工知能が言語の背後にある意味を理解できるようになるには、何億ものコードでトレーニングする必要があります。言語学者チョムスキーはかつてこう言いました。「人間の言語を研究することは、人間の本質を探ること、つまり、これまでに知られている人間の独特の精神的特徴を探ることである。」