DAGRISubtask1:複雑な図表を含む農業文書から情報抽出・構造化するタスクの提案

大規模言語モデル(LLM)が台頭し，非構造化データ，半構造化データに対する解析・活用への障壁が下がっている．農業分野においても活用可能性がある非構造データが存在しており，特に，我々は従事者向けのガイドラインである標準農業技術文書に注目している．この技術文書には，作物栽培の作業手順やスケジュール，使用する機材・資材，栽培によって生じる収益および支出の構造，作物と栽培規模を仮定したときの収支といった経営モデルなど，営農・栽培における知識が包括的に記されており，知識継承や提言の補助としての活用が期待できる．一方で活用に至るには解決すべき課題が残っている．まず標準農業技術文書の作成にあたり規格化されたフォーマットとしてFAPS-DB形式があるが，細かに設定できる反面，営農に関する深い理解が求められる等，普及には一定の障壁があり，都道府県など自治体や農業協同組合がそれぞれ独自に技術文書を作成しているという現状がある[1]．記載する内容も共通する項目は多いものの，各自治体や協同組合によって記載内容にばらつきが生じたり，同じような内容でも表現方法やフォーマットが異なる．そこで，自治体によらない営農における重要項目を抽出し，FAPS-DB形式より簡素な標準農業技術文書における統一フォーマットを定めた[2]．各自治体の技術基準を画一的に扱うには，標準農業技術文書を読み込んで統一フォーマットに変換する必要があるが，人手で変換作業を行うには膨大なコストがかかることは想像に難くない．機械的に変換できると好ましい一方，以下のような技術的課題が想定される．•標準農業技術文書には，文章のほか，ガントチャートやセル結合が多用されている複雑な図表が含まれている．•標準農業技術文書に記載される内容・トピック(作物の栽培手順，使用機材・資材，スケジュール，収益・支出構造など)は概ね共通している一方，表現・フォーマットは都道府県ごとに異なる．•PDF，Excel，紙面をスキャンした画像等，様々なファイル形式で公開されている．また，ファイルやページの構成も作成者によって異なる．都道府県ごとに適切な方法でデータを読み込む必要がある．長期文脈や画像などマルチモーダルを扱える等の技術進展がある一方で，上記の課題を，どこまでどのように解決できるのか，今後解決する見込みがあThisworkispublishedwithoutpeerreviewandislicensedbytheauthor(s)underCCBY4.0(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).org/licenses/by/4.0/).都道府県都道府県名北海道経営類型モデル名畑作・露地野菜前提表耕地12ha労働力2名・・・．．．．．．経営指標作物名大豆経営収支所得29,949円/10a粗収益100,524円/10a・・・．．．．．．た統一フォーマットに従って構造化した結果を出力するシステム・アルゴリズムを開発する．3.1入力データ提案タスクでは，以下を入力とする．標準農業技術文書各自治体が作成・公開している標準農業技術文書．ファイルの形式やファイル数が自治体によって異なるが，このような違いを吸収して処理する枠組があるか，等を検証するため，配布の際にファイルの形式変換や結合・分割といった加工は原則実施しない．タスク指示書標準農業技術文書のファイル形式・記載されている内容に関する説明や，出力したい項目，構造化を行うときの注意点をまとめたガイドラインで，都道府県ごとに定める．3.2出力データ標準農業技術文書には，栽培に必要となる労働力や土地，機械設備，資材などの資本，栽培のスケジュールを作物ごとに策定した経営指標と，経営指標に基づき栽培する作物とその規模，栽培にあたり生じる収支目標などを定めた経営類型が記載されている．統一フォーマットにおける経営指標に該当する項目は「経営収支」「作業技術」「作業時間」であり，経営類型に該当する項目は「前提表」「栽培規模」「経営収支」「資本設備と減価償却費」である．経営指標と経営類型，構造化する各項目の関係を表したデータの概念図を図2に示す．標は一対多の関係にあり，一部項目は記載が無いこともある．栽培規模経営収支資本・減価償却費作物栽培面積装備種類数量・・・所得4,000,000円粗収益14,125,000円大豆4ha．．．．．．．．．．．．作業時間作業技術作業名機材名・・・作業名時期・・・耕起ロータリ．．．耕起5月上旬．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.2.1経営指標:経営収支作物ごとの，適当な耕地面積単位(ほとんどのケースで10aを単位としている)での収益・支出を表す．目標として設定した「所得」のもと，収益パートでは「粗収益」「販売収入」，副産物や交付金などの「そのほか収入」とともに，販売における「単価」と「収穫量」を定めている．支出パートでは「経営費計」，内訳として「変動費計」「固定費計」を定め，さらに変動費の内訳として「種苗費」「肥料費」「農薬費」「諸材料費」「動力光熱費」「農具費」「共済費」「荷物運賃手数料」を，固定費の内訳として「農機減価償却費」「機械修理費」「施設減価償却費」「施設修理費」を定めている．また従業員の「雇用費」のほか「土地改良及び水利費」，「生産費」についても支出の項目として定めている．3.2.2経営指標:作業技術作物・品種ごとの，栽培時に使用する技術，機材，資材および適当な耕地面積あたりでの作業時間や労働力を表す．表1に作業技術として構造化する項目一覧を示す．作物・品種ごとに作業は複数生じるものであり，係る作業を全て列挙する．また記載があった場合に限り，使用機材の機材の使用時間，使用資材の数量もあわせて構造化の対象に含める．3.2.3経営指標:作業時間作物・品種ごとの，栽培の各作業の年間スケジュールおよび，適当な耕地面積あたりで生じる月別の作業時間を表す．表2に作業時間として構造化org/licenses/by/4.0/).作業名作業技術の名称作業概要作業の具体内容使用機材作業する上で使用する機械類一覧使用資材作業する上で使用する資材一覧労働力作業するのに必要な人員総作業時間作業するのにかかる時間の総計費用作業するのに生じるコスト備考作業技術の特記事項作業名作業技術の名称時期作業を実施する月(上中下旬)作業時間単位耕地面積で生じる作業時間する項目の一覧を示す．都道府県によって，月内を上中下旬の3区分，あるいは上下旬の2区分にわけてスケジュールを策定している．統一フォーマットで構造化するときにスケジュールの区分けが2区分・3区分のいずれであるかの識別を同時に行う．3.2.4経営類型:前提表栽培・営農する作物一覧(作型と呼ぶ)と，目標となる「所得額」，一時雇用を含めどのくらいの人数・時間で栽培するかを定めた「労働力」と「労働時間」，栽培する「耕地面積」を表している．記載があれば耕地の内訳（「借入地の耕地面積」と「自作地の耕地面積」）も構造化の対象とする．3.2.5経営類型:栽培規模定めた作型に対する作物・品種ごとの「栽培面積」を表す．3.2.6経営類型:経営収支設定した目標「所得額」の算出根拠となる，収益・支出を構造を表す．収益パート，支出パートの各項目は経営指標の経営収支の項目と同様である．定めた作型と対応する経営指標の経営収支の合計に相当する．3.2.7経営類型:資本設備と減価償却費定めた作型に対する栽培に必要な機材・施設などの資本の「種類」と「数量」，「規格・仕様」，「取得費用」，「耐用年数」，「年間償却額」を表している．3.3評価方針・指標提案タスクは，タスク指示書の内容に基づき，標準農業技術文書の文書構造を正しく理解し，経営指標および経営類型が記載されているページ，章，表を正しく認識できるか，複雑な表形式から値を正しく読み取れるか，等を調査・検証することを目的としている．このため，単位やデータの型の変換は原則行わず，入力データの表記通りに該当項目を抽出できたか，という点にフォーカスする．経営指標・経営類型の各項目のスキーマを定めているため，各項目の値が適切に抽出・構造化できたかを適合率・再現率で評価できる．都道府県𝑝∈Pの標準農業技術文書から抽出した経営類型・経営指標の項目集合Y𝑝=𝑌𝑝,𝑖𝑖∈I𝑝，正解となる経営類型・経営指標の項目集合T𝑝=𝑇𝑝,𝑖𝑖∈I𝑝としたとき，適合率，再現率は以下に従って求めるÍ𝑝∈PÍ𝑖∈I𝑝𝑇𝑝,𝑖∩𝑌𝑝,𝑖Í𝑝∈PÍ𝑖∈I𝑝𝑌𝑝,𝑖(1)Precision=Í𝑝∈PÍ𝑖∈I𝑝𝑇𝑝,𝑖∩𝑌𝑝,𝑖Í𝑝∈PÍ𝑖∈I𝑝𝑇𝑝,𝑖.(2)Recall=ただし，経営類型・経営指標の要素𝑇𝑝,𝑖,𝑌𝑝,𝑖は文字列あるいは文字列の集合である．𝑇𝑝,𝑖は項目があった場合，𝑇𝑝,𝑖が文字列であれば1，𝑇𝑝,𝑖が文字列の集合であれば集合の大きさを返す．予測した項目の要素𝑌𝑝,𝑖に対しても同様である．また𝑇𝑝,𝑖∩𝑌𝑝,𝑖は正解と予測の類似度を表し，要素が文字列であれば完全一致あるいは文字列類似度を返し，要素が文字列の集合であれば共通集合の大きさを返す．4まとめ複雑な図表を含む農業文書として標準農業技術文書を対象に，標準農業技術文書を読み込み必要な情報を認識・抽出し，[2]の統一フォーマットに変換・構造化するタスクTableIEを提案し，タスクの概要，入出力のデータ仕様について説明した．経営類型，経営指標のスキーマは，北海道と長崎県の標準農業技術文書を確認して設計したが，他の都道府県，協同組合の技術文書についても同様の確認を行い，提案したスキーマの表現力が十分か検証を継続する．またベースライン手法での実験と評価，課題の整理も今後の課題である．org/licenses/by/4.0/).