Tree-of-Thought - 思考の木で探索する

複数の思考分岐を木構造で探索し、最適解を見つける「Tree-of-Thought」プロンプティングを紹介します。

編集・検証: AIパスポートスタディ編集部 公式情報: GUGA 生成AIパスポート公式ページ 制作・検証方針
香月 リサ 先生(笑顔) 香月 リサ 先生

Tree-of-Thought、略してToTは、Chain-of-Thoughtをさらに発展させた技法よ。

一本道の思考ではなく、複数の思考分岐を木のように展開して探索するの。

深見 つむぎ(普段) 深見 つむぎ

つまり『こっちの道もあるかも』と分岐しながら考えるわけですね。

香月 リサ 先生(笑顔) 香月 リサ 先生

そう。
各分岐を評価し、有望な道を深掘りし、行き詰まったら別の分岐に戻る。

チェスの先読みのように、複数の可能性を同時に検討するのよ。

戸倉 ジャスミン(笑い) 戸倉 ジャスミン

CoTが一本道なら、ToTは迷路みたいなもんか!

香月 リサ 先生(普段) 香月 リサ 先生

いい例えね、ジャスミンちゃん。
プロンプトでは『3つの異なるアプローチを提案し、各アプローチを2ステップ先まで検討し、最も有望なものを選んでください』のように指示するの。

パズル・計画立案・戦略策定など、探索が必要な問題で威力を発揮するわ。

雪村 ましろ(びっくり) 雪村 ましろ

AIが自分で木を作って探検するんですねぇ…すごい…

深見 つむぎ(普段) 深見 つむぎ

CoT・Self-Consistency・ToT、この3つの関係を整理すると、

CoT=1本の思考、Self-Consistency=複数の独立思考から多数決、ToT=分岐する思考の木、という理解で合っていますか?

香月 リサ 先生(笑顔) 香月 リサ 先生

完璧な整理よ、つむぎさん。
推論の深さと幅をどう扱うかの違いね。

戸倉 ジャスミン(あせる) 戸倉 ジャスミン

でも実際にToTを使うのって難しくない?

香月 リサ 先生(普段) 香月 リサ 先生

そうね。
本格的なToTは実装が複雑で、2023年のPrinceton大の論文では専用のアルゴリズムを使っているの。

でも簡易版なら『3つの案を提示→各案を評価→最良を選ぶ』という3ステップで近いことができるわ。

雪村 ましろ(笑顔) 雪村 ましろ

お買い物で『候補を3つに絞って比較してから決める』みたいな感じですかぁ?

香月 リサ 先生(普段) 香月 リサ 先生

まさに。
ToTは人間の『選択肢比較』の思考を形式化したもの。

ただしコストは最も高いから、本当に重要な問題で使うのがコツよ。

戸倉 ジャスミン(普段) 戸倉 ジャスミン

えーっ、最強の技法なのに使いどころが難しいってことか…

香月 リサ 先生(普段) 香月 リサ 先生

そうね。
基本はCoTで十分。
ToTは『より複雑な探索が必要な時の切り札』と覚えておいて。

深見 つむぎ(笑顔) 深見 つむぎ

試験では『ToT=思考の木による探索的推論』という位置付けがよく出題されますね。

雪村 ましろ(普段) 雪村 ましろ

ましろ、ToTって、迷路ゲームのAIみたいな感じですかぁ?

香月 リサ 先生(笑顔) 香月 リサ 先生

素敵な例えね、ましろちゃん!
迷路のどの道が正解か、枝分かれを全部試して最短ルートを探すAIと似ているわ。

実はチェスや将棋のAIも、こうした探索アルゴリズムの延長線上にあるの。

戸倉 ジャスミン(笑い) 戸倉 ジャスミン

えっ、AlphaGoの先祖みたいな考え方か!

香月 リサ 先生(笑顔) 香月 リサ 先生

そうそう、考え方は似ているの。
AIの思考と探索アルゴリズムは切り離せない関係よ。

深見 つむぎ(普段) 深見 つむぎ

ToTのような高度な技法は、実務では即座に使う機会は少ないかもしれませんが、概念を知っておくと応用が利きますね。

香月 リサ 先生(笑顔) 香月 リサ 先生

その通り。
試験でも『ToT=枝分かれで解を探す』という概念理解が問われる程度。
暗記一辺倒にならず、全体像を掴んで。

確認クイズ

Tree-of-Thought(ToT)がChain-of-Thought(CoT)と異なる点はどれか?

  1. 思考過程を省略する
  2. 複数の思考分岐を探索する
  3. 例を使わない
  4. 短い回答を生成する
こたえを見る

正解: 2. 複数の思考分岐を探索する

ToTはCoTの一本道の推論に対し、複数の思考分岐を木構造で探索する点が異なります。より広い可能性を検討できますが、コストは増えます。

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