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Calorie Estimation in a Real-World Recipe Service
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Calorie Estimation in a Real-World Recipe Service
1.
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調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Calorie Estimation in a Real-World Recipe Service 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 調和系工学研究室 細川万維
2.
Copyright © 2020
調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. • タイトル – Calorie Estimation in a Real-World Recipe Service • 著者 – Jun Harashima, Makoto Hiramatsu, Satoshi Sanjo (Cookpad Inc) • 出典 – IAAI-20 (2020-04-03発行) • 論文URL – https://ojs.aaai.org//index.php/AAAI/article/view/7041 論文情報 2
3.
Copyright © 2020
調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. • レシピの情報からカロリーの推定を行う – 表現の正規化 – 料理の量の推定 • 上記の問題に関して機械学習の手法を使用 • 結論:サービスの中で実際に運用し運用可能な 性能であることを確認した 論文概要 3
4.
Copyright © 2020
調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. • ネット上には膨大な料理のレシピが存在 – Cookpad:550万件、Yummly:200万件 – ほぼユーザーの自作 • レシピのデータを活用した機械学習の増加 – 写真⇒カロリー推定はある – レシピの情報⇒カロリー推定がない • ユーザーの自作レシピのカロリー推定を そのレシピの情報から行いたい 背景 4
5.
Copyright © 2020
調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. • レシピ情報の成分の正規化 – 成分名を正規化し、材料辞書で検索 ⇒含んでいる食材からカロリー含有量を求める – レシピごとに表記がバラバラ • 新たま • オレガノ(あれば) • 料理の量の推定 – レシピがどれだけの量を生み出すか – レシピごとに表記がバラバラ • N人分 • N個 – レシピが何人分なのかを推定したい カロリー推定の2つのサブタスク 5
6.
Copyright © 2020
調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. • レシピから情報を 取得 • c(r):レシピrの一人分の カロリー • c(i):成分iの100gあたり のカロリー • q(i):レシピのiの分量 • s(r):レシピが何人分か カロリー推定タスクの定義 6
7.
Copyright © 2020
調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. 手順 • 成分の表現の正規化 • 以下の情報をレシピ、および材料辞書から取得 – c(i):成分iの100gあたりのカロリー – q(i):レシピの成分iの分量 • 以下の情報をレシピから推定 – s(r):レシピが何人分なのか • 先ほどの式に代入してレシピのカロリーを推定 カロリー推定の流れ 7
8.
Copyright © 2020
調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. 表現の正規化タスク 8 表現の正規化タスク =翻訳問題 Encoder-Decoderモデル
9.
Copyright © 2020
調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. 表現の正規化タスク 9 • モデルはできる限りシンプルに – いろいろ追加できるメカニズムがあるが、 劇的に改善されなかったため適応していない
10.
Copyright © 2020
調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. 料理の分量推定タスク 10 • 以下のように分量(serving)を推定 • 栄養士の意見を参考に一種類の分量を推定
11.
Copyright © 2020
調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. 料理の分量推定タスク 11 • モデルは2種類 – シングルソース – マルチソース • 回帰問題ではなく分類 問題として扱う – 何人前かの量はレシピの 分量の倍数か除数 – 連続値を扱う回帰モデル ではなく離散的な分類モ デルのほうが適切
12.
Copyright © 2020
調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. アーキテクチャの概要 12
13.
Copyright © 2020
調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. アーキテクチャの概要 13 赤い矢印: モデルのトレーニングセット サービスからデータを取得 3人の管理栄養士がアノテーション
14.
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調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. アーキテクチャの概要 14 緑の矢印: モデルの学習と 更新 AWSのGPUイン スタンスと PyTorchを使用 +GitHub,Jenkins
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調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. アーキテクチャの概要 15 青の矢印: モデルの実行方法 毎日アップロード されたレシピから 正規化されていな い食材を選ぶ 正規形を推定 データベースに格 納(推定結果は人が 大まかに確認する) 一人分の分量を推定
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調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. 結果:表現の正規化タスク 17 • 18,805の成分を収集 →辞書に従い手動で正規化 • 正規化しても同じ表現のものを削除し残りの 16,719個の食材を実験のデータセットに使用 – トレーニング:13,375 開発:1,672 テスト:1,672 • エンコーダーデコーダーにはLSTMを使用
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調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. 結果:料理の分量推定タスク 19 • 5,279件のレシピを収集 ⇒一人のアノテーターが分量を推定 – 1から20人前までのカテゴリーに分類 – アノテーターはレシピのすべての情報をレシピから 推定 – トレーニング:4,223 開発:528 テスト:528 • エンコーダーデコーダーにはLSTMを使用
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調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. 結果:料理の分量推定タスク 21 • 人間が量を推定してもばらつきが出る場合も – タイトルと分量だけでなく、ケーキの小麦粉など 材料の分量にも注目しないと当てられないものもある
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調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. 結果:カロリー推定タスク 22 アサリの炊き込みご飯の 一人前のカロリー:306 このようにして2019年の時 点では10万以上のレシピの カロリーを推定している
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調和系工学研究室 - 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 複合情報工学分野 – All rights reserved. Copyright © 2020 Laboratory of Harmonious Systems Engineering Research Group of Synergetic Information Engineering Division of Computer Science and Information Technology Faculty of Information Science and Technology Hokkaido University – All rights reserved. まとめ 23 • オンラインレシピのカロリー推定とMLベースの 手法を組み合わせた初めての試み – 食材の正規化:neural translation model – 分量の推定:neural classification model • 実際のサービス内で運用し使用するのに十分な 性能があることを確認 • 上記のシステムで扱えない食材やレシピも確認 ⇒今後適応できるようにしていきたい
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