ベテランと匹敵ひってきする8割わりの判定はんてい精度せいどに到達とうたつするまで

米べいの銘柄めいがらをAIで判定はんていする「RiceTag」　検査けんさ員いんの精度せいどを実現じつげんする試行錯誤しこうさくごとは？

2024年ねん05月がつ15日にち 09時じ00分ふん更新こうしん

文ぶん● 大谷おおやイビサ　編集へんしゅう●ASCII　写真しゃしん●曽根田そねだ元はじめ

　青森あおもり県けん三沢みさわ市しで米べいの卸売おろしうりを手てがけるKAWACHO RICE（カワチョウライス）と地元じもとのクラウドインテグレーターのヘプタゴンは、AIで米べいの銘柄めいがらを判定はんていする「RiceTag」で特許とっきょを取得しゅとくした。RiceTag実現じつげんまでの流ながれと検査けんさ員いんの精度せいどを実現じつげんするための試行錯誤しこうさくごについて、KAWACHO RICEの川村かわむら航わたる人じん氏しと共同きょうどう開発かいはつしたヘプタゴンの立花たちばな拓也たくや氏し、外そと舘たて大輔だいすけ氏しに話はなしを聞きいた。

AIによって米べいの銘柄めいがらを判定はんていするRiceTag

実際じっさいに米べいの銘柄めいがら判定はんていをやってみた

　KAWACHO RICEは、青森あおもり、秋田あきた、岩手いわてなどの米べいの卸売おろしうりを手てがける。別べつ会社かいしゃでペットボトルライス「PeboRa」や直営店ちょくえいてんなども手てがけているが、事業じぎょうの基本きほんは小売こうり店てんやメーカー、商店しょうてん、飲食いんしょく店てんなどへの米べいの卸売おろしうりだ。まずは今回こんかいKAWACHO RICEとヘプタゴンがチャレンジした米べいの銘柄めいがら判定はんていについて見みていこう。

青森あおもり県けん三沢みさわ市内しないにあるKAWACHO RICEの事務所じむしょ。直営店ちょくえいてんもある

　米べいの銘柄めいがら判定はんていは納品のうひんされた米こめをランダムに抜ぬき出だし、専せん門もんの農業のうぎょう検査けんさ員いんが品質ひんしつと銘柄めいがらをチェックしていく検査けんさ工程こうてい。卸売おろしうり会社かいしゃにとっても、保管ほかんや配送はいそうとともに重要じゅうような業務ぎょうむに位置いちづけられる。農業のうぎょう検査けんさ員いんは産地さんちの米こめを識別しきべつできるよう、毎年まいとし訓練くんれんを受うけており、今回こんかい取材しゅざいした川村かわむら航わたる人じん氏しも全国ぜんこくで1万まん7000人にん近ちかくいる農業のうぎょう検査けんさ員いんの一人ひとりだ。

　品質ひんしつという観点かんてんで見みると、米べいは完成かんせい形がたとして育そだった「整せい粒つぶ」、粒つぶが小ちいさかったり、張はりやツヤの欠かけた「未熟みじゅく粒つぶ」、災害さいがいなどでなんらかのダメージを食くらっている「被害ひがい粒つぶ」、虫むしに食くわれた「着色ちゃくしょく粒つぶ」、高温こうおん障害しょうがいなどで青果せいかとして死しを迎むかえた「死し米まい」などに分類ぶんるいされる。このうち、商品しょうひん化かに適てきするのは当然とうぜんながら整せい粒つぶ。整せい粒つぶの割合わりあいが70％以上いじょうが一等いっとう、60％以上いじょうが二に等とう、45％以上いじょうが三さん等とうという等級とうきゅうになる。

　銘柄めいがら判定はんていのために利用りようする判断はんだん基準きじゅんは、主おもに「形かたち」と「色いろ」だ。数かず多おおくの銘柄めいがらを作つくっている産地さんちの場合ばあいは、これに加くわえて「粒つぶの大おおきさ」も基準きじゅんに加くわえられる。そして形かたちや色いろが基準きじゅんとなる銘柄めいがら判定はんていの対象たいしょうは、あくまで整せい粒つぶ。未熟みじゅく粒つぶや被害ひがい粒つぶは含ふくまれない。農業のうぎょう検査けんさ員いんはまとまったサンプルを見みるだけで、整せい粒つぶの割合わりあいを把握はあくすることができ、整せい粒つぶの形かたちと色いろをチェックして銘柄めいがらを分類ぶんるいできる。実際じっさい、目めの前まえの川村かわむら氏しは説明せつめいしながら米こめをサクサクと分類ぶんるいしていく。

川村かわむら氏しは目めの前まえで迷まようことなく米こめの銘柄めいがらを判定はんていし、振ふり分わけていく

　さて、AIがどのように分類ぶんるいしているかを体験たいけんするために「青天せいてんの霹靂へきれき」「まっしぐら」「あきたこまち」を混まぜたサンプルで銘柄めいがら検査けんさをやらせてもらった。米べい粒つぶを見みると、確たしかに形かたちや色いろに違ちがいはあるが、分類ぶんるいできるほど顕著けんちょな特徴とくちょうは抽出ちゅうしゅつできない。ヒントとして地元じもと中学校ちゅうがっこうで使つかった資料しりょうを元もとに川村かわむら氏しは特徴とくちょうについて説明せつめいしてくれたが、まずは欠かけのある頭あたまとお尻しりを見分みわけ、「お尻しりが尖とがっている」「丸まるみを帯おびている」を瞬時しゅんじに判断はんだんしなければならない。実際じっさいにやってみると、とても手間てまのかかる工程こうていだと感かんじられた。

AIで米べいの銘柄めいがら判定はんていはできないか？　アイデアから形かたちへ

　KAWACHO RICEは、青森あおもり産さん、秋田あきた産さんの米べいの検査けんさを行くだりなえる指定してい登録とうろく機関きかんなので、数すう多おおくの銘柄めいがら判定はんていをワンストップで行おこなう必要ひつようがある。「青森あおもりだけで5銘柄めいがら、秋田あきたは4銘柄めいがら。全国ぜんこくのお米こめを扱あつかっているので、そのほかも検査けんさしています。量りょうと銘柄めいがらが増ふえると、やはり検査けんさは大変たいへんです」と川村かわむら氏しは語かたる。

　一方いっぽうで、検査けんさは人手ひとでによる目視もくしが一般いっぱん的てき。DNA検査けんさという手段しゅだんもあるが、コストと時間じかんがかかるため、「1検体けんたいあたり数すう万まん円えん近ちかくかかり、しかも1週間しゅうかんかかっていたら、納品のうひんされても倉庫そうこに収おさまらなくなるので、現実げんじつ的てきではない」とのこと。DNA検査けんさは大手おおてが抜ぬき打うち的てきに行おこなうことが多おおいという。

KAWACHO RICE 取締役とりしまりやく川村かわむら航わたる人じん氏し

　生産せいさん者しゃから種子しゅしの購入こうにゅう伝票でんぴょうと栽培さいばい履歴りれきを受領じゅりょうしているにもかかわらず、なぜ米べいの卸売おろしうり業者ぎょうしゃが銘柄めいがら判定はんていを行おこなうのか？　これは当然とうぜんながら申告しんこくした銘柄めいがらと違ちがう銘柄めいがらの米べいが納品のうひんされている可能かのう性せいがあるからだ。「植うえた種子しゅしを間違まちがえたり、違ちがう銘柄めいがらを育そだてていたというパターンもありますし、違ちがう銘柄めいがらが混まざっているという可能かのう性せいもあります。もちろん、悪意あくいをもって銘柄めいがらを偽いつわる可能かのう性せいもあります」と川村かわむら氏し。決けっして楽らくでないこうした検査けんさによって、日本にっぽんの米べいの安全あんぜん性せいが保たもたれているわけだ。

　この米こめの銘柄めいがら判定はんていを川村かわむら氏しがAIでやれないかと考かんがえたのは、2018年ねんにAI系けいのイベントに誘さそわれた経緯けいいがあったからだという。「銘柄めいがらごとに特徴とくちょうがあるというのは検査けんさ員いんとしてわかっていたので、画像がぞう認識にんしきでできるんじゃないかというのが、わりとミーハーな参加さんか理由りゆうでした」と川村かわむら氏しは振ふり返かえる。

　実際じっさい、画像がぞう認識にんしきで米べいの銘柄めいがら検査けんさを実現じつげんするというアイデアを持もって、AIイベントの主催しゅさい者しゃが紹介しょうかいした開発かいはつ会社かいしゃはプロトタイプまで作つくったが、結果けっかとしては「地方ちほうでもAI使つかってます枠わく」のパフォーマンスに終おわってしまったという。「このままだともったいない」と考かんがえて、協力きょうりょくを依頼いらいしたのが地元じもとのAWSインテグレーターのヘプタゴンだった。AI活用かつようの事例じれいで地元じもとの新聞しんぶんに載のっていたのをKAWACHO RICEの社長しゃちょうが知しっていたこと、社長しゃちょうの立花たちばな拓也たくや氏しが友人ゆうじんの兄あにだったという縁えんだ。以降いこう、ヘプタゴンがAWSのサービスをベースにAIによる米べいの銘柄めいがら判定はんていを開発かいはつしていくことになる。

15年ねんのベテランと同おなじ正解せいかい率りつ　精度せいど向上こうじょうには泥臭どろくさい試行錯誤しこうさくご

　プロトタイプは、専用せんようデバイスでシャーレに載のせた米べい粒つぶを撮影さつえいし、画像がぞうから米べいの銘柄めいがらを判定はんていするもの。ただ、そもそもPCとつながないと使つかえず、一いち粒つぶずつ検査けんさする必要ひつようがあり、検査けんさにも時間じかんがかかっていた。それでも精度せいどがよければよいが、4銘柄めいがらの判別はんべつで精度せいど30％という代物しろものだった。そこでヘプタゴンはKAWACHO RICEから素材そざいをもらって、銘柄めいがら判定はんていの精度せいどを上あげることになった。これが2018年ねん秋あきの話はなしだ。

RiceTagを共同きょうどう開発かいはつしたヘプタゴンの外そと舘たて大輔だいすけ氏し（左ひだり）、立花たちばな拓也たくや氏し（右みぎ）

　前述ぜんじゅつした通とおり、人間にんげんによる米べいの銘柄めいがら判定はんていは、米べい一いち粒つぶのみで判定はんていしているわけではないので、通常つうじょうの検査けんさと同おなじくサンプル全体ぜんたいを対象たいしょうとすることにした。また、PCや電源でんげんが必要ひつようだと手軽てがるに検査けんさができないので、スマホアプリで手軽てがるに検査けんさできることを目指めざした。具体ぐたい的てきにはAI開発かいはつにはAmazon SageMaker、アプリ開発かいはつはAmazon Amplifyを用もちい、バックエンドは安価あんかなコストを実現じつげんするサーバーレスアーキテクチャで構築こうちくされている。

　まずは銘柄めいがら判定はんていされた米べい粒つぶのデータを教師きょうしデータとして機械きかい学習がくしゅうで分類ぶんるいさせるようにした。Amazon SageMakerを使つかって1回かいに1000～1500枚まいの写真しゃしんを使つかってモデルを生成せいせいし、学習がくしゅうを繰くり返かえして、精度せいどを向上こうじょう。このオーソドックスなアプローチで、半年はんとし間あいだで判定はんてい精度せいどは6割わりにまで上あがったが、それでも8割わりという検査けんさ員いんレベルには届とどかなかったという。

　さらなる精度せいど向上こうじょうを目指めざし、ヘプタゴンが行おこなったのは、より検査けんさ員いんの目線めせんを追おうことだった。「最初さいしょ、われわれはサンプルの全米ぜんべい粒つぶを対象たいしょうに多数たすう決けっしていたのですが、検査けんさ員いんに話はなしを聞きいてみると、実際じっさいは特徴とくちょうのある米べい粒つぶのみを見みていることがわかりました」（立花たちばな氏し）とのこと。そこで、特徴とくちょうが際立きわだっているため銘柄めいがらが明確めいかくな米べい粒つぶと、特徴とくちょうが明瞭めいりょうではない米べい粒つぶで評価ひょうかの重おもみ付づけを変かえ、多数決たすうけつのロジックも変かえた。

　これで判定はんてい制度せいどは8割わりまで上あがったが、ばらつきも大おおきかった。次つぎに変かえたのは、インプットデータの向上こうじょうだ。「光ひかりの当あたり具合ぐあいや陰影いんえいで米べい粒つぶの形状けいじょうが異ことなって見みえるので、撮影さつえい環境かんきょうを統一とういつしなければならないと思おもいました」（立花たちばな氏し）。これを実現じつげんするために作つくったのが、iPhoneから給電きゅうでんできるポータブル撮影さつえいキットだ。専用せんよう光源こうげんを用もちいることで、安定あんていした光量ひかりりょうで撮影さつえいできるだけではなく、レンズと米べい粒つぶまでの距離きょりも一定いっていに保たもてるという利点りてんがあった。

ポータブル撮影さつえいキットの導入どうにゅうで安定あんていした光量ひかりりょうによる撮影さつえいと距離きょりを実現じつげん

　収穫しゅうかく期きや繁忙はんぼう期きなどは作業さぎょうを中断ちゅうだんしたものの、ここまでたどり着つくため、トータルで2年ねん近ちかくは試行しこう錯誤さくごした。ヒアリングにより、検査けんさ員いんが無意識むいしきにやっていることを洗あらい出だし、データの質しつを上あげることで、初はじめて検査けんさ員いんの精度せいどを実現じつげんできた。また、担当たんとうエンジニアであるヘプタゴンの外そと舘たて大輔だいすけ氏しは、仮説かせつ検証けんしょうのために段だんボールで撮影さつえいキットの試作しさく品ひんを制作せいさく。理想りそう的てきな光量ひかりりょうや撮影さつえい距離きょりを得えるため、何なん度ども試作しさくを繰くり返かえし、米べい粒つぶの下したに敷しくマットもさまざまな素材そざいを試ためした。角度かくどによっても見みえ方かたが違ちがうために撮影さつえいは複ふく数すう回かい行おこなうのも試行錯誤しこうさくごから得えたノウハウだ。

　基礎きそ的てきな機械きかい学習がくしゅうの繰くり返かえし、検査けんさ員いんと同おなじ判定はんていロジックの導入どうにゅう、光量ひかりりょうと撮影さつえい距離きょりの安定あんてい化かを図はかったことで、青森あおもり県けんの4銘柄めいがら、秋田あきた県けんの4銘柄めいがらという条件じょうけんで、検査けんさ員いんと同おなじ判定はんてい精度せいどまで実現じつげんできた。「経歴けいれき15年ねん、視力しりょく1.5のベテランとRiceTagで比くらべても正解せいかい率りつは同等どうとう。2021年ねんの段階だんかいでこれなので、結果けっかはかなり納得なっとくしています。むしろ人じんではここまで見みていません」と川村かわむら氏しは語かたる。

　こうしてKAWACHO RICEとヘプタゴンが2年ねんかけて開発かいはつしたこのAI銘柄めいがら判定はんていアプリ「RiceTag」は2020年ねん12月に発表はっぴょう。2023年ねん10月がつ23日にちには特許とっきょを取得しゅとくした。「少すくなくとも青森あおもり県けん産さんの米べいに関かんしては、検査けんさ員いんと同おなじレベルを実現じつげんするまでに至いたっています」（川村かわむら氏し）。米べい以外いがいの穀物こくもつにも応用おうようできそうという点てんも特許とっきょ取得しゅとくの理由りゆうだったとのことで、技術ぎじゅつ面めんでの有望ゆうぼう性せいは十分じゅうぶんだ。

法ほう制度せいど面めんではまだ人手ひとでの検査けんさが必須ひっす　市場いちばはむしろ海外かいがい？

　ただ、現状げんじょうはKAWACHO RICE社内しゃないでの補助ほじょ的てきな利用りようにとどまっており、社外しゃがい向むけのサービスには至いたってない。KAWACHO RICEの技術ぎじゅつ的てきな先進せんしん性せいを知しってもらうための「マーケティング的てきなツール」にとどまっている。これは現行げんこうの法ほう制度せいど上じょう、米べいの品質ひんしつ検査けんさや銘柄めいがら判定はんていは人手ひとでによる検査けんさを前提ぜんていとしているからだ。

　しかし、品質ひんしつ検査けんさのみでなく、銘柄めいがら検査けんさまでAIができてしまえば、人手ひとでの検査けんさどころか、DNA検査けんさも不要ふようになる。川村かわむら氏しは、「人手ひとで不足ふそくの中なか、品質ひんしつ検査けんさを機械きかい化かしていこうという業界ぎょうかい的てきな流ながれはあるのですが、銘柄めいがら検査けんさまでは想定そうていしていません。今いままで人ひとがやっていたことが、高こう精度せいどAIでできてしまうというのはある種しゅ『パンドラの匣くしげ』を開あけるようなところがあるのかもしれません」と指摘してきする。そのため、国くにや農協のうきょうが前向まえむきにならない限かぎり、国内こくないでのビジネス展開てんかいは難むずかしいという現実げんじつ的てきな見方みかただ。

倉庫そうこに積つみ上あがる出荷しゅっか前まえの米こめ。これらの検査けんさをすべて人手ひとででやるには限界げんかいがある

　一方いっぽうで、海外かいがいではこうした農業のうぎょう分野ぶんやでのAI活用かつようはますます加速かそくしていきそう。昨年さくねん開催かいさいされたAWSのグローバルイベントでは、フィリピンの国際こくさい米まい研究所けんきゅうじょ（IRRI：International Rice Research Institute）で利用りよう可能かのうな米べいの種子しゅしをAIで判別はんべつするという事例じれいが披露ひろうされた。米こめを主食しゅしょくとするアジア市場いちばの広ひろさ、米べい以外いがいの穀物こくもつでも利用りよう可能かのうな応用おうよう範囲はんいを考かんがえれば、むしろ海外かいがいでの利用りようもありうる。高齢こうれい化かと人手ひとで不足ふそくが進すすむ農業のうぎょう分野ぶんやの生産せいさん性せいを高たかめる有望ゆうぼうな技術ぎじゅつだけに、国内こくないでの実用じつよう化かに結むすびつかないことに歯はがゆさを感かんじる。

　技術ぎじゅつ面めんでの課題かだいとしては、いわゆる整せい粒つぶ以外いがいの判定はんてい精度せいどの向上こうじょうも必要ひつようだという。ヘプタゴンの立花たちばな氏しは、「昨年さくねん、青森あおもりは猛暑もうしょでお米べいの生育せいいくにかなり影響えいきょうが出でました。毎年まいとしのように特徴とくちょうが変かわるので、精度せいども変かわります。しかも1年ねんに1回かいしか収穫しゅうかくできないので、データを溜ためるのに時間じかんがかかります」と指摘してきする。

　いずれにせよこの技術ぎじゅつが市場いちばで芽吹めぶくのには長期ちょうき戦せんが必要ひつよう。現時点げんじてんでKAWACHO RICEが取とり組くんでいるのは、その端緒たんしょとなる青森あおもり県内けんないでの導入どうにゅうだ。川村かわむら氏しは、「現状げんじょう、検査けんさ員いんが目視もくしで銘柄めいがら判定はんていしても、エビデンスはないんです。でも、AIで蓄積ちくせきされたデータといっしょに売うり先さきに提示ていじすれば、より安心あんしん感かんを与あたえられるはず。『気きづいたらAI判定はんていが普通ふつうになっていた』という世界せかいになるといいなと思おもいます」と語かたる。