AIの信頼性向上に向けた新手法を開発(University of Arizona astronomer develops novel method to make AI more trustworthy)

2025-11-18 アリゾナ大学

University of Arizonaの天文学者 Peter Behroozi 氏は、人工知能(AI)モデルが「自分が答えられないことを認識する」能力を高める新手法を開発しました。従来のAIでは「自信を持って間違った回答を出す」問題が深刻でしたが、本手法はレイトレーシング(光線追跡)技術を高次元空間に応用し、ニューラルネットワーク内の不確実性を迅速に定量化できるようにしています。具体的には、変数空間での「光線」の軌跡をサンプリングし、モデルの予測が信頼できる範囲にあるかを判断可能に。この方法は数十億~数兆パラメータ規模のモデルにも適用可能で、従来のベイジアン手法よりも桁違いに高速です。倫理的/実用的課題においても、医療診断や金融判断、顔認識など社会的影響の大きいAI応用領域で「この出力は自信を持っていいか」を判断する補助ツールとして期待されます。コードも公開され、研究者コミュニティでの活用が可能です。これはAIの透明性と信頼性を高める技術的ステップであり、単なる天文学応用にとどまらず幅広い分野に波及するとされています。

AIの信頼性向上に向けた新手法を開発(University of Arizona astronomer develops novel method to make AI more trustworthy)
Light rays are propagating smoothly through a noisy, high-dimensional space in this artist’s impression. The new ray tracing algorithm improves on previous methods by better averaging information over trajectories, making it many orders of magnitude faster for quantifying uncertainties in large neural networks.Photo courtesy of Peter Behroozi

<関連情報>

レイトレーシングサンプラー:誰でも使えるニューラルネットワークのベイジアンサンプリング The Ray Tracing Sampler: Bayesian Sampling of Neural Networks for Everyone

Peter Behroozi
arXiv  Submitted on 29 Oct 2025
DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2510.25824

Abstract

We derive a Markov Chain Monte Carlo sampler based on following ray paths in a medium where the refractive index (x) is a function of the desired likelihood L (x). The sampling method propagates rays at constant speed through parameter space, leading to orders of magnitude higher resilience to heating for stochastic gradients as compared to Hamiltonian Monte Carlo (HMC), as well as the ability to cross any likelihood barrier, including holes in parameter space. Using the ray tracing method, we sample the posterior distributions of neural network outputs for a variety of different architectures, up to the 1.5 billion-parameter GPT-2 (Generative Pre-trained Transformer 2) architecture, all on a single consumer-level GPU. We also show that prior samplers including traditional HMC, microcanonical HMC, Metropolis, Gibbs, and even Monte Carlo integration are special cases within a generalized ray tracing framework, which can sample according to an arbitrary weighting function. Public code and documentation for C, JAX, and PyTorch are available at https://bitbucket.org/pbehroozi/ray-tracing-sampler/src.

1603情報システム・データ工学
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