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"自律型RAGエージェント"の未来〜AIが自ら最適化する時代へ〜
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"自律型RAGエージェント"の未来〜AIが自ら最適化する時代へ〜

運用・改善の属人化課題を、自動戦略選択・自己改善パイプラインで解決。AutoRAG、DSPy等の最新事例と、次世代AI システムの展望を解説。

伊藤 克哉
CEO
12

"自律型RAGエージェント"の未来〜AIが自ら最適化する時代へ〜

運用・改善の属人化を超えて

RAGシステムの運用において最大の課題は、継続的な改善と最適化が専門家の手作業に依存していることです。自律型RAGエージェントは、この課題を根本的に解決し、AIが自ら学習・改善するシステムを実現します。

自律型RAGエージェントとは

従来のRAGの限界

手動運用の問題点

1. 属人的な調整: パラメータ調整が専門家の経験に依存

2. 改善の遅延: フィードバック反映に時間がかかる

3. スケーラビリティ: 複数システムの並行運用が困難

4. 一貫性の欠如: 担当者により品質がばらつく

自律型エージェントの革新

自律型RAGエージェントは以下の機能を持つ:

  • 自動戦略選択: クエリタイプに応じた最適な検索戦略の選択
  • 継続的学習: ユーザーフィードバックからの自動改善
  • 動的最適化: リアルタイムでのパラメータ調整
  • 自己診断: 性能低下の自動検出と修正

AutoRAG: 自動最適化フレームワーク

AutoRAGの実装

python
1import numpy as np
2from typing import Dict, List, Tuple, Any
3from dataclasses import dataclass
4import torch
5import torch.nn as nn
6from sklearn.gaussian_process import GaussianProcessRegressor
7from sklearn.gaussian_process.kernels import Matern
8
9@dataclass
10class RAGConfiguration:
11    """RAGシステムの設定パラメータ"""
12    chunk_size: int
13    overlap_ratio: float
14    embedding_model: str
15    retrieval_k: int
16    reranking_model: str
17    temperature: float
18    search_type: str  # 'dense', 'sparse', 'hybrid'
19    
20class AutoRAG:
21    """自動最適化RAGシステム"""
22    
23    def __init__(self):
24        self.config_history: List[Tuple[RAGConfiguration, float]] = []
25        self.gp_model = GaussianProcessRegressor(
26            kernel=Matern(nu=2.5),
27            alpha=1e-6,
28            normalize_y=True,
29            n_restarts_optimizer=10
30        )
31        self.meta_learner = MetaLearner()
32        
33    def optimize_configuration(self, 
34                              query_type: str,
35                              performance_history: List[float]) -> RAGConfiguration:
36        """ベイジアン最適化による設定の自動調整"""
37        
38        # クエリタイプに基づく初期設定
39        base_config = self._get_base_config(query_type)
40        
41        if len(self.config_history) < 10:
42            # 初期探索フェーズ
43            return self._exploration_config(base_config)
44        
45        # ベイジアン最適化
46        X = self._configs_to_array([c[0] for c in self.config_history])
47        y = np.array([c[1] for c in self.config_history])
48        
49        self.gp_model.fit(X, y)
50        
51        # 次の試行点を決定
52        next_config = self._acquisition_function(base_config)
53        
54        return next_config
55    
56    def _acquisition_function(self, base_config: RAGConfiguration) -> RAGConfiguration:
57        """獲得関数による次の試行点の決定"""
58        candidates = self._generate_candidates(base_config, n=100)
59        
60        X_candidates = self._configs_to_array(candidates)
61        
62        # 予測平均と分散
63        mu, sigma = self.gp_model.predict(X_candidates, return_std=True)
64        
65        # Upper Confidence Bound (UCB)
66        beta = 2.0
67        ucb = mu + beta * sigma
68        
69        best_idx = np.argmax(ucb)
70        return candidates[best_idx]
71    
72    def _generate_candidates(self, 
73                            base_config: RAGConfiguration, 
74                            n: int) -> List[RAGConfiguration]:
75        """候補設定の生成"""
76        candidates = []
77        
78        for _ in range(n):
79            config = RAGConfiguration(
80                chunk_size=int(np.random.normal(base_config.chunk_size, 100)),
81                overlap_ratio=np.clip(np.random.normal(base_config.overlap_ratio, 0.05), 0, 0.5),
82                embedding_model=base_config.embedding_model,
83                retrieval_k=int(np.random.normal(base_config.retrieval_k, 2)),
84                reranking_model=base_config.reranking_model,
85                temperature=np.clip(np.random.normal(base_config.temperature, 0.1), 0, 1),
86                search_type=np.random.choice(['dense', 'sparse', 'hybrid'])
87            )
88            candidates.append(config)
89        
90        return candidates
91
92class MetaLearner(nn.Module):
93    """クエリ分類とRAG戦略選択のメタ学習器"""
94    
95    def __init__(self, input_dim=768, hidden_dim=256, num_strategies=5):
96        super().__init__()
97        self.encoder = nn.Sequential(
98            nn.Linear(input_dim, hidden_dim),
99            nn.ReLU(),
100            nn.Dropout(0.2),
101            nn.Linear(hidden_dim, hidden_dim),
102            nn.ReLU(),
103            nn.Dropout(0.2)
104        )
105        
106        self.strategy_head = nn.Linear(hidden_dim, num_strategies)
107        self.performance_predictor = nn.Linear(hidden_dim + num_strategies, 1)
108        
109    def forward(self, query_embedding: torch.Tensor) -> Tuple[torch.Tensor, torch.Tensor]:
110        """クエリから最適戦略を予測"""
111        features = self.encoder(query_embedding)
112        strategy_logits = self.strategy_head(features)
113        strategy_probs = torch.softmax(strategy_logits, dim=-1)
114        
115        # 各戦略の期待性能を予測
116        strategy_features = torch.cat([features, strategy_probs], dim=-1)
117        expected_performance = self.performance_predictor(strategy_features)
118        
119        return strategy_probs, expected_performance

自己改善パイプライン

python
1class SelfImprovingRAG:
2    """自己改善機能を持つRAGシステム"""
3    
4    def __init__(self):
5        self.auto_rag = AutoRAG()
6        self.feedback_buffer = FeedbackBuffer(capacity=1000)
7        self.improvement_scheduler = ImprovementScheduler()
8        
9    def process_with_learning(self, query: str) -> dict:
10        """クエリ処理と同時に学習"""
11        
12        # 1. クエリタイプの分類
13        query_type = self._classify_query(query)
14        
15        # 2. 最適設定の選択
16        config = self.auto_rag.optimize_configuration(
17            query_type, 
18            self.feedback_buffer.get_recent_performance()
19        )
20        
21        # 3. RAG処理の実行
22        result = self._execute_rag(query, config)
23        
24        # 4. 自動評価
25        quality_score = self._evaluate_quality(result)
26        
27        # 5. フィードバックの記録
28        self.feedback_buffer.add(query, result, quality_score, config)
29        
30        # 6. 定期的な改善
31        if self.improvement_scheduler.should_improve():
32            self._trigger_improvement()
33        
34        return result
35    
36    def _evaluate_quality(self, result: dict) -> float:
37        """回答品質の自動評価"""
38        scores = []
39        
40        # 1. 関連性スコア
41        relevance = self._calculate_relevance(
42            result['query'], 
43            result['retrieved_docs'], 
44            result['answer']
45        )
46        scores.append(relevance)
47        
48        # 2. 一貫性スコア
49        consistency = self._calculate_consistency(result['answer'])
50        scores.append(consistency)
51        
52        # 3. 完全性スコア
53        completeness = self._calculate_completeness(
54            result['query'], 
55            result['answer']
56        )
57        scores.append(completeness)
58        
59        # 4. 信頼性スコア
60        confidence = self._calculate_confidence(result['metadata'])
61        scores.append(confidence)
62        
63        return np.mean(scores)
64    
65    def _trigger_improvement(self):
66        """改善プロセスのトリガー"""
67        # フィードバックデータの分析
68        analysis = self.feedback_buffer.analyze()
69        
70        # 問題パターンの特定
71        issues = self._identify_issues(analysis)
72        
73        # 改善戦略の決定
74        improvements = self._plan_improvements(issues)
75        
76        # 改善の実行
77        for improvement in improvements:
78            self._apply_improvement(improvement)

DSPy: プログラム可能な言語モデル最適化

DSPyフレームワークの活用

python
1import dspy
2from dspy import Signature, Module, ChainOfThought
3
4class RAGSignature(Signature):
5    """RAGタスクのシグネチャ定義"""
6    question = dspy.InputField(desc="ユーザーの質問")
7    context = dspy.InputField(desc="検索された関連文書")
8    answer = dspy.OutputField(desc="生成された回答")
9    confidence = dspy.OutputField(desc="回答の信頼度スコア")
10
11class OptimizedRAG(Module):
12    """DSPyで最適化されたRAGモジュール"""
13    
14    def __init__(self):
15        super().__init__()
16        self.retrieve = dspy.Retrieve(k=5)
17        self.generate_answer = ChainOfThought(RAGSignature)
18        
19    def forward(self, question):
20        # コンテキスト取得
21        context = self.retrieve(question).passages
22        
23        # 回答生成
24        prediction = self.generate_answer(
25            question=question,
26            context=context
27        )
28        
29        return dspy.Prediction(
30            answer=prediction.answer,
31            confidence=prediction.confidence,
32            context=context
33        )
34
35# DSPyによる自動最適化
36from dspy.teleprompt import BootstrapFewShot
37
38def train_optimized_rag(train_data, val_data):
39    """DSPyによるRAGの自動最適化"""
40    
41    # モデルの初期化
42    rag = OptimizedRAG()
43    
44    # 評価メトリクスの定義
45    def rag_metric(example, pred, trace=None):
46        answer_match = example.answer.lower() in pred.answer.lower()
47        confidence_valid = float(pred.confidence) >= 0.7
48        return answer_match and confidence_valid
49    
50    # BootstrapFewShotによる最適化
51    teleprompter = BootstrapFewShot(
52        metric=rag_metric,
53        max_bootstrapped_demos=4,
54        max_labeled_demos=16
55    )
56    
57    # 最適化の実行
58    optimized_rag = teleprompter.compile(
59        rag,
60        trainset=train_data,
61        valset=val_data
62    )
63    
64    return optimized_rag

プロンプト自動最適化

python
1class PromptOptimizer:
2    """プロンプトの自動最適化システム"""
3    
4    def __init__(self):
5        self.prompt_templates = []
6        self.performance_history = {}
7        
8    def optimize_prompt(self, 
9                       task_description: str,
10                       examples: List[dict],
11                       current_prompt: str) -> str:
12        """遺伝的アルゴリズムによるプロンプト最適化"""
13        
14        population_size = 50
15        generations = 20
16        mutation_rate = 0.1
17        
18        # 初期集団の生成
19        population = self._generate_initial_population(
20            current_prompt, 
21            population_size
22        )
23        
24        for generation in range(generations):
25            # 各プロンプトの評価
26            fitness_scores = []
27            for prompt in population:
28                score = self._evaluate_prompt(prompt, examples)
29                fitness_scores.append(score)
30            
31            # 選択
32            selected = self._selection(population, fitness_scores)
33            
34            # 交叉
35            offspring = self._crossover(selected)
36            
37            # 突然変異
38            mutated = self._mutation(offspring, mutation_rate)
39            
40            # 次世代の生成
41            population = mutated
42        
43        # 最良のプロンプトを返す
44        best_idx = np.argmax(fitness_scores)
45        return population[best_idx]
46    
47    def _evaluate_prompt(self, prompt: str, examples: List[dict]) -> float:
48        """プロンプトの性能評価"""
49        scores = []
50        
51        for example in examples:
52            # プロンプトを使用して予測
53            prediction = self._generate_with_prompt(
54                prompt, 
55                example['input']
56            )
57            
58            # 正解との比較
59            score = self._calculate_similarity(
60                prediction, 
61                example['expected_output']
62            )
63            scores.append(score)
64        
65        return np.mean(scores)

実践事例:INDXでの自律型RAG導入

金融機関での導入事例

課題:

  • 市場分析レポートの検索精度が低い
  • 手動でのパラメータ調整に週40時間
  • 新しいデータソースへの対応が遅い

解決策:

python
1class FinancialAutoRAG:
2    """金融向け自律型RAGシステム"""
3    
4    def __init__(self):
5        self.market_analyzer = MarketDataAnalyzer()
6        self.auto_optimizer = AutoRAG()
7        self.compliance_checker = ComplianceChecker()
8        
9    def process_financial_query(self, query: str) -> dict:
10        # 市場データの自動取得
11        market_context = self.market_analyzer.get_relevant_data(query)
12        
13        # コンプライアンスチェック
14        if not self.compliance_checker.is_compliant(query):
15            return {"error": "Compliance violation detected"}
16        
17        # 自動最適化されたRAG処理
18        config = self.auto_optimizer.optimize_configuration(
19            query_type="financial",
20            performance_history=self.get_recent_performance()
21        )
22        
23        # 処理実行
24        result = self.execute_rag_with_config(query, market_context, config)
25        
26        # 自動学習
27        self.learn_from_result(query, result)
28        
29        return result

結果:

  • 検索精度: 65% → 94%
  • 運用工数: 週40時間 → 週2時間
  • 新データソース対応: 2週間 → 自動対応

医療機関での導入事例

課題:

  • 症例検索の精度不足
  • 最新医学論文の反映遅延
  • 専門用語の変化への対応

解決策: 自己学習型医療RAGシステムの構築

結果:

  • 診断支援精度: 72% → 91%
  • 論文反映速度: 月次 → リアルタイム
  • 専門用語適応: 手動 → 自動学習

未来展望:次世代AIシステムへ

1. マルチエージェント協調

複数の自律型エージェントが協調して動作:

python
1class MultiAgentRAG:
2    """マルチエージェント協調RAGシステム"""
3    
4    def __init__(self):
5        self.agents = {
6            'retrieval': RetrievalAgent(),
7            'ranking': RankingAgent(),
8            'generation': GenerationAgent(),
9            'evaluation': EvaluationAgent(),
10            'optimization': OptimizationAgent()
11        }
12        self.coordinator = AgentCoordinator()
13    
14    def collaborative_process(self, query: str) -> dict:
15        # エージェント間の協調処理
16        plan = self.coordinator.create_execution_plan(query)
17        
18        results = {}
19        for step in plan:
20            agent = self.agents[step['agent']]
21            result = agent.execute(step['task'], results)
22            results[step['name']] = result
23            
24            # 他のエージェントへのフィードバック
25            self.coordinator.broadcast_result(step['name'], result)
26        
27        return results['final_answer']

2. 認知アーキテクチャの統合

人間の認知プロセスを模倣した設計:

  • 短期記憶: 現在のセッション情報
  • 長期記憶: 蓄積された知識ベース
  • 作業記憶: 処理中の情報
  • メタ認知: 自己の処理を監視・制御

3. 継続的進化システム

python
1class EvolvingRAG:
2    """継続的に進化するRAGシステム"""
3    
4    def __init__(self):
5        self.evolution_engine = EvolutionEngine()
6        self.fitness_evaluator = FitnessEvaluator()
7        
8    def evolve(self):
9        """システムの継続的進化"""
10        while True:
11            # 現在の性能評価
12            current_fitness = self.fitness_evaluator.evaluate()
13            
14            # 変異体の生成
15            variants = self.evolution_engine.generate_variants()
16            
17            # A/Bテスト
18            for variant in variants:
19                variant_fitness = self.test_variant(variant)
20                
21                if variant_fitness > current_fitness:
22                    self.adopt_variant(variant)
23                    current_fitness = variant_fitness
24            
25            # 適応的学習
26            self.adaptive_learning()

まとめ

自律型RAGエージェントは、AIシステムの運用における属人性を解消し、継続的な改善を自動化します。AutoRAG、DSPyなどのフレームワークを活用することで、以下が実現可能です:

1. 自動最適化: パラメータ調整の自動化

2. 継続的学習: ユーザーフィードバックからの改善

3. 適応的戦略: クエリタイプに応じた動的対応

4. 自己診断: 問題の自動検出と修正

INDXでは、これらの技術を統合した次世代AIシステムの構築を支援し、企業のDX推進を加速させています。

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