Semantic Kernel で みんなのアプリに LLM の恩恵を！ 日本マイクロソフト株式会社 クラウド ソリューション アーキテクト 大川 高志 2023/07/05

今日お伝えしたいこと、達成したいこと  Semantic Kernel とは何か知っていただく  Semantic Kernel の基本的な概念を知っていただく  Semantic Kernel を C# から呼び出す方法を知っていただく Semantic Kernel を使ったアプリを 開発しようと思っていただく

Semantic Kernel とその周辺知識

What’s Semantic Kernel 大規模言語モデル (LLM) を、 皆様のアプリケーションに 素早く簡単に統合するための SDK Microsoft が OSS として発表 従来のプログラミング言語と LLM の 「プロンプト」を簡単に組み合わせ可能に！

全てのアプリ は AI によって再発明される 以前は実現不可能だった 新しいアプリ が実装される

Announcing One plugin extensibility model ChatGPT Bing Chat Microsoft 365 Copilot Power Platform Copilot Dynamics 365 Copilot Windows Copilot Your copilots on Azure AI

API にアクセスするための AI 機能の拡張 有用な情報の取得 AI によるコンピューティングの拡張 ユーザーに代わって安全に行動する Plugins

The digital world Plugins Copilot

Copilot stack Visual Studio + Plugin extensibility Copilots Apps AI orchestration Foundation models AI infrastructure

Semantic Kernel = Copilot Stack の中心  開発者が AI プラグイン上に 独自の Copilot Experience を 構築するための軽量の OSS SDK （AI Orchestration Layer）  Semantic Kernel のメリット  既存の開発スキルと投資を最大限に活用  ひとつのプラグインで様々な環境に展開  Microsoft 365 Copilot  Bing Chat  ChatGPT  皆様の独自のアプリケーションにも… Plugin extensibility Copilots Apps AI orchestration Foundation models AI infrastructure

Semantic Kernel による拡張性  コネクタ  メモリやモデル（シミュレートされた頭脳）の追加  OpenAI のモデル  Hugging Face のモデル  プラグイン  現実世界・アプリケーションとの対話  ChatGPT  Bing  Microsoft 365 人気のある AI サービスをそれぞれ個別にアプリに 統合するのは開発者の学習コストが高い ⇓ AI オーケストレーターを活用することで 開発のシンプルさ、スピード感と拡張性を両立

Semantic Kernel の機能と用語に入門！

ernel K Planner 1 2 3 … ステップのパイプラインを実行 結果 準備完了 1 2 3 … ステップの 実行 APIs Connector の取得 Plugin の収集 Plugins Memory 情報の取得 ユーザーまたは開発者の いずれかによって達成 したいゴール設定をする ASK 処理結果の取得 GET Semantic Kernel で出来ること  OpenAI、Azure OpenAI、Hugging Face などの AI サービスと、C# や Python, Java などの従来のプログラミング言語を簡単に組み合わせることが できるオープンソースの SDK プランナーは、使用可能な スキルを使用するステップを 自動生成 aka.ms/semantic-kernel

Semantic Kernel における “Kernel” とは？  プラグインを組み合わせてユーザーの要求を満たす処理エンジンのインスタンス  全体の処理のオーケストレーションを行う OS の Kernel に似たもの  AI モデルの追加やログ機能の追加もこの Kernel の機能 明日はバレンタインデーなので、フランス人 の彼女に喜んでもらえるようなデートのアイ ディアを考える必要があります。そのプランを 彼女のネイティブの言語で書いてください。

Semantic Kernel における “Plugin” とは  AI アプリやサービスに公開できる Function のグループ  OpenAI プラグイン仕様に基づいて実装  Semantic Kernel 内では手動で呼ぶことも、プランナーから呼ぶことも出来る

二種類の “Function”  Semantic Function  Semantic Function の実体  自然言語で書かれたプロンプト  GPT4/ChatGPT に対する呼び出し  Completion API のパラメータ  LLM モデルの耳と口にあたる機能  Native Function  既存の開発言語で記述された Function  C# や Python で外部 API を呼び出すためのコードなど  LLM に処理させるのに適さない作業の実行  算術演算  データの取得や保存

Chaining Functions  複数の関数を一つのパイプラインとして呼び出す  UNIX のパイプとフィルタの機能に近いイメージのもの  Kernel の Context Object に $input という特別な変数が定義されている  この $input を Function 内から参照することで、前段の Functions の出力を参照可能 Azureについてのジョークを考えて、 それをポエムに変換し、 最終的にそれを題材にした レストランのメニューを考えてください。 Copilot : 1. 雲 (Cloud) の上にある Azure 2. 空よりも青く広く無限大の可能性 3. ブルーハワイのメガクラウド綿菓子添え

Semantic Kernel における “Planner” とは  ユーザーの要求を受け取り、要求を達成するプランを返す機能  AI を利用して Kernel に登録されている Plugin を組み合わせ、一連のステップに再結合する  例えば…  以下のプラグインがあったとする  タスク管理用のプラグイン  オンラインカレンダーを読み取れるプラグイン  「出かけるときについでの買い物を通知して欲しい」 という要求から以下のワークフローを構築  外出予定がカレンダーにあるときに  タスクリストに書いてある夕飯の足りない食材を読み取り  外出の道すがらにスーパーで買い物が出来るよう通知する

Semantic Kernel における “Memory” とは  ユーザーのクエリに対してより広範なコンテキストを提供するための方法  Completion API は基本的にステートレスなので、過去のやり取りを覚えておく必要がある  Context に残す履歴がトークン制限に納まるように過去の情報を忘れる必要もある  モデルのトークン制限を超すような長文を小分けにして、コンテキストとして利用したいというニーズもある  これを実現する方法が “Memory”  以下の三種類の実現方法が現状提供されている  Key-Value ペアによる Lookup  ローカルストレージに保存してファイル名でアクセス  テキストを Embeddings に変換してセマンティック検索

Semantic Kernel における “Connector” とは  Semantic Kernel の外にある外部 API などにアクセスするための実装  Connectors.AI.OpenAI – Azure OpenAI や本家の OpenAI にあるモデルを利用するための実装  Connectors.AI.HuggingFace – HuggingFace にあるモデルを利用するための実装  Connectors.Memory.Redis – Redis を Memory として利用するための実装  Skills.Web.Bing – Bing 検索 API に接続するための実装  Skills.Core - 現在時刻の取得やファイルの入出力、Web アクセス等の基本的な実装  上記の例の様に、Kernel や Plugin や Memory で使う機能の実体を定義

コードを書いて試してみる！

この先のデモで使うソリューションのディレクトリ構成  Plugin 置き場  MyPluginsDirectory  Semantic Function のディレクトリ  FunSkill  RouteSkill  Native Function のディレクトリ  SampleNativeSkill.cs  メインのアプリケーションコード  Program.cs サンプルコード https://github.com/tokawa-ms/20230705_SKDemo

Semantic Kernel の初期化

Plugin の読み込みと手動での利用

Plugin をチェーンしてみる & Plugin のインライン定義

自動で Plan を立てさせて実行してみる

まとめ

ernel K Planner 1 2 3 … ステップのパイプラインを実行 結果 準備完了 1 2 3 … ステップの 実行 APIs Connector の取得 Plugin の収集 Plugins Memory 情報の取得 ユーザーまたは開発者の いずれかによって達成 したいゴール設定をする ASK 処理結果の取得 GET Semantic Kernel についておさらい  AI サービスと、従来のプログラミング言語を簡単に組み合わせることが可能  Copilot Stack の AI Orchestration Layer の中心となる OSS  これで書いておけば、Azure でも Microsoft 365 でも、本家 OpenAI でも活用可能なプラグインに…！？ プランナーは、使用可能な スキルを使用するステップを 自動生成 aka.ms/semantic-kernel

さあ Semantic Kernel をはじめよう！  Semantic Kernel についてのドキュメント  https://learn.microsoft.com/en-us/semantic-kernel/overview/  いまのところ英語だけれども… ブラウザの翻訳機能を使えば余裕で読めます！

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