aa-1. 人工知能の概要

1. 人工知能の概要 （人工知能） URL: https://www.kkaneko.jp/cc/mi/index.html 金子邦彦 1

• https://www.kkaneko.jp/cc/mi/index.html

自己紹介 金子邦彦 （かねこくにひこ）（福山大学工学部） 【研究領域】 データベース応用、データベース基盤技術、高度データ利用 【実績】 ・学術論文等：２７編、査読付き国際会議：７６編、その他講演多数 ・教科書等：３ ・授業担当経験：のべ２４科目 ・科学研究費：のべ１１件 概算のべ数千万円 他大学との共同多数 ・共同研究、受託研究など：のべ１０件 概算のべ一億円 国際共同 研究あり ・学部生、大学院生の指導経験多数 詳しくは http://www.kkaneko.jp/index.html 人工知能、画像処理、３次元コンピュータグラフィックス（VR含む）、 Webシステム、知的システムや社会システムの成功には、 データベースが必要 という気持ちで進めています 2

• http://www.kkaneko.jp/index.html

1-1 はじめに （人工知能） 金子邦彦 3

人工知能とは コンピュータが，次のような知的な能力を持つこと • 知能 • 知識 • 学習 人工知能を学ぶことで， • 人工知能でできること， • 知能や知識や学習とは何なのか（それをコンピュー タで行う技術） などを学ぶことができる 4

人工知能の応用例 顔検知、顔識別 合成 画像のセグメンテーション Webブラウザで翻訳を行う Mate Translate (Web ブラウザ Firefox のアドオン) 5

人工知能はなぜ大切？ • 人間の仕事の補助や代行．応用多数 退屈だが、集中力を要し、ミスが許されないよう な仕事など • コンピュータの特性 人間の感覚を超えるセンサー、情報ネットワーク との連携 • 人工知能の基礎・原理を極めることで、人間の知 性とは何なのか？ という謎が解けるかも 6

授業（全１５回）の計画 1 データサイエンス・AIでできるこ と、社会の変化 9 2 データサイエンス・AIの事例、技 術 3 実データによるデータサイエン ス・AIの演習 10 自然言語処理，ベクトル，単語 の特徴ベクトル，単語の類似度， 類似検索 11 状態空間表現 4 データと機械学習 5 ニューラルネットワーク、結合の 13 パス，木，発見的探索 重み、フィードフォワード，予測、 学習 最適化、学習と検証、ニューラル 14 プロダクションシステム，プロ ネットワークの学習不足と過学習 ダクションシステムでの知識表 現と推論エンジン コンピュータでの画像データの扱 15 Prolog い、人工知能による画像分類 画像からの物体検出、顔検出、画 像のセグメンテーション 6 7 8 ニューラルネットワークによる 画像生成 12 総当たりによる探索 7

第１回の内容 • 人工知能でできること • データサイエンスでできること • 人工知能による社会の変化 8

1-2 人工知能でできること （人工知能） 金子邦彦 9

• いまから，見ていただくもの 私が，パソコンで人工知能を動かした結果 10

人や自転車などの，オブジェクトの発見・検知 元画像 人工知能による読み取り結果 (DeepLabv3+ を使用) • 人間の「目」の一部機能をコンピュータで再現． 画像の中のオブジェクトを，人工知能が発見・検知 11

自動でのぼかし 人工知能は，手や顔を自動でぼかし，プライバシ保持など に役立てることができるようになってきた 12 （HypoX64/DeepMosaics を使用）

群衆の数のカウントと人数の把握 元画像 人工知能による結果 (FIDTM を使用) 13

車両の発見・検知 人工知能は，車両の場所と向き（前なのか後ろなのか）を素早 く発見できるようになってきた （Dlib を使用） 14

顔，顔のパーツの読み取り 元画像 • 一部隠れていても，顔の 自動判別ができるようになった • 顔のパーツから，性別，年齢， 表情，顔の動きを読み取れる 人工知能での処理結果 （Dlib を使用） 15

同一人物かの判定 人工知能は，この２つを同一人物だと 判定できる能力を持つ (ageitgey/face_recognition による) 16

目の動きの読み取り 人工知能による読み取り結果 （Pupil Tracker を使用） 17

人体のモーションキャプチャ • 写真やビデオから，人体の姿勢を読み取り 18

写真からの顔の３次元化 人工知能による読み取り結果 （3DFFA を使用） 19

複数写真からの３次元再構成 • あるオブジェクトをさまざまな方向から撮影した 写真（数十枚以上）をコンピュータ処理して、立 体データを作る オブジェクトを様々な方向 から撮影 コンピュータでの処理によ り、３次元データを得る 20

人間の言葉の理解（単語，品詞など） 白い雲と青い空が美しい の解析例 21

人工知能による翻訳 DeepL での翻訳を示している 22

知識表現とプログラミング human(hanako). human(taro). think(X) :- human(X). Prolog プログラム コンピュータが 推論を行い， その答えを得る 23

ここまでのまとめ • 人工知能は，実世界を読み取り，見張り，発見，認識， 分類などを精度よく，高速にできるようになった • 人間の作業を肩代わりできる，人間の能力を超えつつあ るという考え方も 24

いまの人工知能 (AI) で、できること • 知識表現，知識の処理 • 人間の言葉に関する処理（自然言語処理） • 認識や推論 • • • • 分類 音声認識 （人の声を「文字」化する） 物体検知，物体識別 （画像の中から、「もの」を見つける） 顔認識 • 合成 • 創作 • 欠損の補充 • 翻訳 種々の技術がオンラインで公開されており， 自分のパソコンで試すこともできるように． 25

1-3 人工知能の種類 （人工知能） 金子邦彦 26

人工知能の種類 ２種類ある 1. 知的な能力を備えた IT システム 巧みなプログラミング 最初から知的である 2. 学習による上達の能力を持った IT システム 学習用のデータベース 学習能力がある 27

1-4 データサイエンスででき ること （人工知能） 金子邦彦 28

データサイエンスでできること • データから，正しく知見や結論を導くこと 平均，分散などの算出． 要因や連関の度合いの算出． • データサイエンスと人工知能は大きく関係する ・人工知能で得られた結果の検証にデータサイエ ンスを使う ・データの分析のために，人工知能の技術を使う 29

1-5 人工知能による合成 （人工知能） 金子邦彦 30

顔の合成 人工知能による合成 （実際には存在しない人間） https://www.whichfaceisreal.com 実写 31

• https://www.whichfaceisreal.com

写真の合成，イラストの合成 人工知能による合成 https://openai.com/blog/dall-e/ 人工知能による合成 32

• https://openai.com/blog/dall-e/

人間の下書きを，人工知能が清書する 人工知能が，元の情報を保ったまま人間のイラストを清書す る AutoDraw 人間がイラストを描く コンピュータが候補を出す 完成 https://www.autodraw.com/ 33

• https://www.autodraw.com/

① ウェブブラウザで次の URL を開く https://www.autodraw.com/ ②「Start Drawing」をクリック 34

• https://www.autodraw.com/

③ 描きたいものをざっくり描く https://www.autodraw.com/ ④上のメニューに候補が出るのでクリック 35

• https://www.autodraw.com/

人工知能で，スケッチを増やすサイト https://magenta.tensorflow.org/sketch-rnn-demo ① スクロールして、 下の方の「Variational Auto-Encoder」を探す ② 「Variational AutoEncoder Demo」をクリック 36

• https://magenta.tensorflow.org/sketch-rnn-demo

start over 始めから 種類を 選べる auto-encode スケッチ生成 37

• 「手書き」の絵に合うように，猫の画像を人工知能 が描く 38

人工知能で猫を描くウエブサイト ① ウェブブラウザで次の URL を開く ② http://affinelayer.com/pixsrv/index.html 「edges2cats」を探す 39

• http://affinelayer.com/pixsrv/index.html

③ 「Clear」をクリックして消す ④ 猫を手書きして「process」をクリック 40

フェイクビデオ ＋ 写真 → ビデオ 人工知能により 合成されたビデオ 41

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ここまでのまとめ • 人工知能は，合成，清書，翻訳の能力を持つようになった • 「写真で見たから，それが真実だ」と言い切っても大丈夫 でしょうか？ • 自動翻訳できるからこそ，外国語の学びはさらに重要に なってきたという考え方も • 人間がアイデアを出し，人工知能が実行する（人間がクリ エイティブであるために，人工知能が助ける）という考え 方も 43

1-6 人工知能の現状 （人工知能） 金子邦彦 44

① 技術は急激に進歩する • いまの人工知能 (AI) は発展途上．現在，急激な進歩の気配 • 人工知能 (AI) は，学習による上達という能力を持つ • 莫大な量のコンピュータが普及し，莫大な量の学習を開始 している． 自宅にも，会社にも，自動車にも，飛行機にコンピュータ • 技術の発展 → 投資 社会の変革 のサイクルが開始している → 収益 → 新たな技術

② 多くの研究者は 2040年までに，人工知能 (AI) が人間を超えると信じている 機械が，人間が行っていた作業を，人間の手を借りずに，人間 の労働者よりも，上手に安価に行えるようになること 46

③ 人工知能 (AI) は，雇用を失わせる可能 性が高い 工業用ロボットにより， 1990年から 2007年の間に，米国で 67万人の雇用が失わ れた という調査結果も (米国・国家経済研究局) ◆ 超高失業率時代の到来？ （働きたくても，仕事が全くない） それとも ◆ 人々が「生活」のためでなく 「喜び」のために働く時代の到来？ 47

1-7 人工知能による社会の変化 （人工知能） 金子邦彦 48

コンピュータと人工知能 (AI) の歴史 • １９５０年代 コンピュータの誕生 人間よりもはるかに高速，正確な計算能力 • １９８０年代 コンピュータはパーソナルなものへ ワープロ，表計算，グラフィックスなど， さまざまなことで，人間を助けるように • １９９０年代 インターネットの普及開始 コミュニケーション，知識の蓄積と流通の在り方 の変化，だれもが情報発信できる時代へ • ２０１０年代 人工知能の「学習による上達」が進展 人工知能でできることが大幅に増加．人工知能 の知的能力が人間を超えることも想定されるように 49

人工知能 (AI) による革命 1950年より進行 《新技術の創出》 高性能コンピュータ，機械による学習，人工知能 《社会全体への波及効果》 ・「体系化可能な職業」は機械により自動化 ・「情報による支配」が心配される時代 ・新産業分野の創出 《生活，文化の変化》 富の分配，余暇，生活・文化の在り方に大きな変容が 予想される 50

体系化可能な職業の例 データ分析で体系化可能な職業 • 事務（一般，医療事務，学校事務，行政事務，経理事務，人事事務，貿易事務，保険事務，郵便 事務） • 製造，組み立て，仕上げ（通信機器組み立て，NC旋盤，加工紙，カメラ組み立て，機械木工，金 属加工，金属製品検査，金属研磨，金属プレス，ゴム製造，梱包，自動車組み立て，建築作業， 水産ねり製品，石油製品，製パン，製粉，製本，プラスチック製品成型，めっき，めん類製造） • 窓口（銀行窓口，駅窓口，貸付，クリーニング取り次ぎ，日用品修理，包装作業，ホテル接客， 有料道路料金収受，レンタカー，コールセンター） • 保守作業（石油精製，コンピュータ，発電所，プロセス製版，ボイラー） • 設備維持管理（マンション管理，警備，検針，駐車場，道路管理，ビル清掃，列車清掃） • 販売（レジ，小売りでのセールス，出荷，発送，清涼飲料ルートセールス．宝くじ） • 運転運搬（トラック，タクシー，宅配，産業廃棄物，新聞配達，電車，路線バス，郵便仕分け） • その他，給食調理，測量 調査レポート：When Will AI Exceed Human Performance? Evidence from AI Experts 野村総合研究所は，6「人工知能やロボット等による代替可能性が高い100種の職業」 51

ベーシックインカムのニュース 人工知能 (AI) ＋ロボットにできない仕事は減る 業態は構造転換する 自動運転車の登場 → 運送業の構造転換 働くかどうかにかかわらず所得を最低保証する「ベーシッ クインカム」の導入を各国政府は検討しなければならない だろう と述べる識者も 52

人工知能による社会の変化 • 人間の知的能力を，機械が追い越す時代が，真剣に空想される ように • 仕事の在り方の変化 人間はもはや働かなくて済む時代なのか？ 働きたくても働く機 会が無い時代なのか？ • 人類の根本問題の解決に人工知能が役立つ可能性 人類の存続，発展の継続，資源の永続，紛争等の廃絶，格差の解 消，生物多様性の維持，地球環境の維持存続，地球外への進出 • 我々がクリエイティブであるために，人工知能やロボットの助 けを借りることができる時代へ 53

まとめ ① 人工知能による「フェイクビデオ」が登場するなどに より，我々の倫理がより一層大切になっている ② 人工知能はさらに発展が続くと考えらえる ③ 「人工知能が，人間よりも，上手に，安価に仕事がで きるようになる」とも真剣に考えらえるようになった ④ 「高度に発達した人工知能は脅威になる」と言われる ほどであるが，本当にそうなのか，その根拠を自分で調 べ，自分で考察するなど，自分で考え抜くことは大切で ある． ⑤ 「人間がよりクリエイティブになるために人工知能を 使う」，「人と人工知能とロボットが協働する」など， 社会の変化は必然であろう． 54