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ヒューマンインザループ機械学習(HITL)について

5分で読めます

2025年8月7日

ヒューマンインザループ機械学習(HITL)についてご覧ください。HITLとは何か、人間の知能がAIをどのように導き、モデルの精度を向上させ、アクティブラーニングを推進するかを学びます。

今日では、人工知能(AI)や機械学習(ML)を、私たちが認識している以上に頻繁に使用する傾向があります。これらの最先端技術は、ソーシャルメディアのフィードを最適化し、デジタル写真ライブラリを整理し、医師が病気を診断するのを容易にします。

しかし、最先端のAIシステムでさえ、間違いを犯す可能性があります。重要な詳細を見落としたり、見ているものを誤って解釈したりする可能性があります。結果を改善するために、多くの開発者やAI愛好家は、ヒューマンインザループ(HITL)AIと呼ばれるアプローチに注目しています。この方法は、人間の判断と機械の効率を組み合わせたものです。人々は、AIモデルのパフォーマンスをトレーニング、レビュー、および改善するために介入します。 

この記事では、ヒューマンインザループAIとは何か、その仕組み、そして現実世界でどこで使用できるのかを解説します。それでは始めましょう!

HITLの基本概念

HITLワークフローの重要性について掘り下げる前に、ヒューマンインザループアプローチの基本を詳しく見てみましょう。 

HITLとは?その核心的な意味

AIモデルは高速で大量のデータを処理できますが、混乱する可能性もあります。たとえば、画像や動画の理解と分析に焦点を当てたAIのサブフィールドであるコンピュータビジョンでは、モデルがぼやけた写真を誤って読み取ったり、微妙な詳細を見逃したりする可能性があります。 

これは、AIモデルが真の理解ではなく、データ内のパターンに依存するために起こります。データが不明確、偏っている、または不完全な場合、モデルの出力は不正確になる可能性があります。

ヒューマンインザループの自動化では、モデルがより効果的に学習できるよう、トレーニングプロセスに人が関与します。これらのシステムは、完全に自律的に動作するのではなく、定期的に人間のフィードバックを受け取ります。人はアウトプットをレビューし、エラーを修正し、モデルが時間とともに改善されるようにガイドします。

図1. Human-in-the-loopオートメーションとは?(出典

なぜヒューマンインザループが必要なのか?

こう思われるかもしれません。人間の入力は本当に必要なのか?それはAIをより自律的にするという一般的な目標と矛盾するように思えないか?しかし、現実には、AIシステムはデータから学習するのであり、データセットが包括的な全体像を描き出せない場合があるのです。

例えば、自動運転車では、AIモデルが完全に理解できない状況が数多く存在します。異常な道路状況、予期しない障害物、またはこれまで見たことのないまれな事象に苦労する可能性があります。このような場合、人間のガイダンスは、システムがより安全に学習し、長期的に対応するための重要な要素となります。

全体として、人間はあらゆるAIプロジェクトにおいて重要な役割を果たします。データのキュレーションとアノテーションを行い、モデルの出力をレビューし、システムの改善に役立つフィードバックを提供します。人間が関与しなければ、AIソリューションは複雑な現実世界の状況に適応するのに苦労するでしょう。

ループにおける機械の役割を理解する

人間が監督とフィードバックを提供する一方で、機械の役割はそのインプットから学習し、時間とともに改善することです。AIモデルは、人間の修正を利用して予測を洗練させ、データが欠落またはラベル付けされていないギャップを埋め、人が単独で管理できる規模をはるかに超えるタスクを徐々に引き受けます。このフィードバックと再トレーニングのサイクルにより、AIモデルは新しい情報を処理するにつれて、より信頼性が高まります。

Human-in-the-Loop(人間参加型)の仕組み

一般的な人間参加型AIワークフローでは、AIモデルがデータを処理して予測を行います。不確かな場合やタスクが複雑な場合は、結果にフラグが立てられ、人間のレビューに回されます。その後、人が予測を確認し、必要に応じて修正を行い、それらの更新がトレーニングデータに追加されます。モデルはサイクルごとに学習を続けます。

このループは、AIモデルが苦手な分野を改善するのに役立ちます。システムは、事前にラベル付けされたデータにのみ依存するのではなく、リアルタイムのフィードバックからも学習します。時間の経過とともに、モデルはより自信を持ち、正確になります。特に、画像内の小さなオブジェクトの検出や、目視検査中の欠陥の識別など、精度が重要なタスクにおいて効果を発揮します。

図2。ヒューマンインザループアプローチの概要(出典

教師あり学習におけるHITL

教師あり学習を使用するAIアプリケーションは、AIに対する人間参加型アプローチの優れた例です。これらのAIソリューションは、人間がモデルをトレーニングするために例にラベルを付けるデータアノテーションに依存しています。 

ほとんどのコンピュータビジョンプロジェクトは、このプロセスに依存しており、人々が画像内のオブジェクトにタグを付け、Ultralytics YOLO11のようなコンピュータビジョンモデルが何を認識するかを学習できるようにしています。注釈が不明確または一貫性がない場合、モデルは間違ったパターンを学習し、うまく機能するのに苦労する可能性があります。

図3. YOLO11を使用して画像内の物体を検出する例。

アクティブラーニング vs. ヒューマンインザループ

アクティブラーニングは、人間参加型システムをより効率的にするために使用される手法です。AIシステムは、人間がすべてのデータをレビューする代わりに、不確実なケースのみを選択します。レビュー担当者は、それらの特定の例に集中できるため、時間と労力を節約できます。

図4. アクティブラーニングとは?画像は著者による。

このアプローチは、画像分析のようなタスクに特に適しています。Vision AIモデルが製品写真の欠陥を検出するようにトレーニングされているとします。ほとんどの場合、正確な予測を行いますが、まれに異常な照明や見慣れないパターンで苦労することがあります。アクティブラーニングを使用すると、そのような扱いにくい画像にフラグを立てて、人が介入して修正できます。その後、モデルはそのフィードバックを組み込み、再トレーニングのたびに改善できます。

HITL(Human-in-the-Loop)はいかにコンピュータビジョンの成果を向上させるか

HITLワークフローは、継続的なフィードバックを追加することで、コンピュータビジョンモデルのパフォーマンス向上を容易にすることができます。人が介入して不確かな結果を確認したり、間違いを修正したり、不足しているラベルを追加したりすると、モデルはオブジェクトをより正確に、より高い信頼性で認識することを学習します。 

このプロセスは、トレーニングを改善するだけではありません。テスト、チューニング、および検証の信頼性も高めます。時間の経過とともに、フィードバックループは、現実の状況でより効果的に機能するコンピュータビジョンソリューションの構築に役立ちます。

人間参加型AIの現実世界の例

次に、HITL自動化がVision AIアプリケーションの改善にどのように使用できるかについて、いくつかのヒューマンインザループAIの例を順を追って説明します。

ヘルスケアおよび医用画像処理

他の分野と比較して、ヘルスケアにおけるAIは、はるかに高い精度を必要とするため、HITL AIワークフローが非常に重要になります。たとえば、医療画像処理では、YOLO11のようなVision AIモデルを使用してX線、MRI、病理スライドを分析できますが、専門家は結果が正しいことを確認するためにレビューを行います。

カスタムトレーニングされたYOLO11モデルを使用して、X線写真で肺の異常の可能性を検出するとします。放射線科医は、予測を確認し、それが正確かどうかを確認し、間違いを修正できます。そのフィードバックをトレーニングプロセスに追加して、モデルの改善を支援し、将来の誤報や見逃しを防ぐことができます。

品質管理と品質保証

製造業では、コンピュータビジョンシステムが部品や材料の欠陥をスキャンするために使用され、モデルが不確かな場合には、HITLによって精度が向上します。例えば、自動車製造において、金属部品の無害な表面反射を亀裂としてシステムが誤って認識する可能性があります。 

技術者は結果を確認し、間違いを修正し、そのフィードバックをループに追加できます。時間の経過とともに、このプロセスは、照明が変化する環境や、部品が互いによく似ている場合でも、一貫性を向上させます。

希少なデータセットと特殊な視覚タスク

もう1つのヒューマンインザループのワークフローが不可欠な分野は、考古学やリモートセンシングなど、トレーニングデータが限られている場合です。このような場合、専門家が少数の例をレビューしてラベル付けし、AIモデルはこれを使用して学習を開始します。時間の経過とともに、このフィードバックは、ラベル付きサンプルがわずかしか利用できない場合でも、AIモデルが作物の種類、土壌の特徴、または人工物などの特定のパターンを検出するのに役立ちます。

ヒューマンインザループワークフローの欠点

ヒューマンインザループ(HITL)機械学習には多くの利点がありますが、いくつかの課題も伴います。HITLワークフローを実装する際に留意すべきいくつかの制限事項を以下に示します。

  • ワークフローの遅延: 人々がデータをレビューしてラベル付けする必要があるため、トレーニングと更新は完全に自動化されたシステムよりも時間がかかります。これにより、新しいバージョンのモデルを使用できるまでの時間が遅れる可能性があります。
  • 高いコスト: 熟練したアノテーターまたは専門家を雇うと、特に大規模なデータセットや複雑なタスクを扱う場合に費用がかさみます。
  • 限定的なスケーラビリティ: データ量が増加するにつれて、専用のツールや自動化サポートなしに人間を関与させ続けることが難しくなります。
  • デプロイの遅延: 継続的な人的関与は、デプロイを遅らせ、リアルタイムでのモデルの更新を困難にする可能性があります。

主なポイント

ヒューマンインザループ機械学習は、AIモデルをトレーニングして、現実世界の状況により正確に対応できるようにするための実用的な方法です。人間のインプットを追加することで、モデルはより迅速に改善し、より多くの間違いを検出し、複雑なデータでより優れたパフォーマンスを発揮します。 

アクティブラーニングは、モデルが不明な場合にのみ支援を求めることで、このプロセスをさらに効率化します。これらのアプローチを組み合わせることで、より信頼性が高く効率的なAIモデルを構築できます。

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