Semantic Kernel：SKのFuncation

Semantic KernelのFunctionsは、特定の操作を処理するために動的に呼び出される「プラグイン」として設計されています。たとえば、Functionは天気情報を取得するためのAPIリクエストや、複雑な数学的表現を計算するための関数などです。

SKでは、Functionsは通常次の2種類に分類されます：ネイティブ関数とセマンティック関数。

ネイティブ関数（Native Functions）：

これらは、Python、C#などのプログラミング言語で直接記述されたコード関数であり、任意のプログラミングロジックを実行できます。開発者はネイティブ関数をSemantic Kernelに登録し、LLM（大規模言語モデル）で呼び出せる操作にすることができます。たとえば、現在のUTC時間を取得することができます。

var timer = new Timer();
var nativeFunction = kernel.CreateFunctionFromMethod(typeof(Timer).GetMethod("GetCurrentTime"), target: timer);
var result = await nativeFunction.InvokeAsync(kernel);
var time = result.GetValue<DateTime>();
Console.WriteLine("現在のUTC時間：{0}", time);

class Timer
{
    [KernelFunction]
    public DateTime GetCurrentTime()
    {
        return DateTime.UtcNow;
    }
}

セマンティック関数（Semantic Functions）：

これらは自然言語で記述された関数であり、大規模言語モデル（LLM）によって通常実行されます。たとえば、セマンティック関数は「国（パラメータ）における5つの主要都市を提供する」といったものです。Semantic Kernelはこれらのセマンティック関数を解釈し、実行します。

using System.Text.Json;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.SemanticKernel;
using Microsoft.SemanticKernel.Connectors.OpenAI;
using System.ComponentModel;
using System.Globalization;

var chatModelId = "gpt-4o";
var key = File.ReadAllText(@"C:\GPT\key.txt");

var kernel = Kernel.CreateBuilder()
   .AddOpenAIChatCompletion(chatModelId, key)
   .Build();

var promptFunctionDescribe = "请给出{{$parameter}}的前五大城市的人口数量和经济规模";
var promptFunction = kernel.CreateFunctionFromPrompt(promptFunctionDescribe);
var result = await kernel.InvokeAsync(promptFunction, new() { ["parameter"] = "日本" });
Console.WriteLine(result.GetValue<string>());
Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize(result.Metadata?["Usage"]));

混合関数：

多くの場合、ネイティブ関数とセマンティック関数を混ぜて使うことができます。以下の例では、ネイティブ関数をプラグイン形式でKernelのプラグインタイプのコレクションに登録し、通常のネイティブ関数からセマンティック関数を呼び出すことができます。以下の例では、最初にデータをクエリして取得し、その後でセマンティック関数を使って要約します。

kernel.ImportPluginFromType<DataBase>();
var salesAnalysisFunctions = kernel.ImportPluginFromType<SalesAnalysis>();
var result = await kernel.InvokeAsync<string>(salesAnalysisFunctions["Analysis"]);
Console.WriteLine(result);

class SalesAnalysis
{
    [KernelFunction]
    public async Task<string?> AnalysisAsync(Kernel kernel)
    {
        var data = await kernel.InvokeAsync<string>(nameof(DataBase), "GetSalesData", arguments: new() { ["month"] = "July" });
        Console.WriteLine("クエリされたデータは以下のとおりです：\r\n{0}", data);
        Console.WriteLine("分析中……");

        var result = await kernel.InvokePromptAsync("请根据下面的json数据，综合每个人的销售总额和件数，以及它们的关系，给出销售能力评价。要求：不需要给出分析过程，只用以控制台表格形式给出分析结果，评价用中文书写。数据：{{$data}}", new() { ["data"] = data });
        return result.GetValue<string>();
    }
}

public class DataBase
{
    List<SalesRecord> salesData = new List<SalesRecord>
    {
        // Alice's sales data
        new SalesRecord("Alice", "January", 50, 1000.50m),
        new SalesRecord("Alice", "February", 45, 950.75m),
        new SalesRecord("Alice", "March", 60, 1200.30m),
        new SalesRecord("Alice", "April", 55, 1100.40m),
        new SalesRecord("Alice", "May", 70, 1500.80m),
        new SalesRecord("Alice", "June", 65, 1300.00m),
        new SalesRecord("Alice", "July", 75, 1550.25m),
        new SalesRecord("Alice", "August", 80, 1600.00m),
        new SalesRecord("Alice", "September", 85, 1700.75m),
        new SalesRecord("Alice", "October", 90, 1800.90m),
        new SalesRecord("Alice", "November", 95, 1900.60m),
        new SalesRecord("Alice", "December", 100, 2000.00m),

        // Bob's sales data
        new SalesRecord("Bob", "January", 30, 600.00m),
        new SalesRecord("Bob", "February", 35, 700.50m),
        new SalesRecord("Bob", "March", 40, 800.25m),
        new SalesRecord("Bob", "April", 32, 640.75m),
        new SalesRecord("Bob", "May", 38, 760.00m),
        new SalesRecord("Bob", "June", 42, 820.60m),
        new SalesRecord("Bob", "July", 47, 940.90m),
        new SalesRecord("Bob", "August", 50, 1000.00m),
        new SalesRecord("Bob", "September", 55, 1100.30m),
        new SalesRecord("Bob", "October", 60, 1200.50m),
        new SalesRecord("Bob", "November", 65, 1300.75m),
        new SalesRecord("Bob", "December", 70, 1400.00m),

        // Charlie's sales data
        new SalesRecord("Charlie", "January", 25, 500.00m),
        new SalesRecord("Charlie", "February", 28, 560.00m),
        new SalesRecord("Charlie", "March", 35, 700.00m),
        new SalesRecord("Charlie", "April", 30, 600.00m),
        new SalesRecord("Charlie", "May", 40, 800.00m),
        new SalesRecord("Charlie", "June", 45, 900.00m),
        new SalesRecord("Charlie", "July", 50, 5000.00m),
        new SalesRecord("Charlie", "August", 55, 1100.00m),
        new SalesRecord("Charlie", "September", 60, 1200.00m),
        new SalesRecord("Charlie", "October", 65, 1300.00m),
        new SalesRecord("Charlie", "November", 70, 1400.00m),
        new SalesRecord("Charlie", "December", 75, 1500.00m),

        // Diana's sales data
        new SalesRecord("Diana", "January", 40, 800.00m),
        new SalesRecord("Diana", "February", 42, 840.00m),
        new SalesRecord("Diana", "March", 45, 900.00m),
        new SalesRecord("Diana", "April", 50, 1000.00m),
        new SalesRecord("Diana", "May", 55, 1100.00m),
        new SalesRecord("Diana", "June", 60, 1200.00m),
        new SalesRecord("Diana", "July", 65, 1300.00m),
        new SalesRecord("Diana", "August", 70, 1400.00m),
        new SalesRecord("Diana", "September", 75, 1500.00m),
        new SalesRecord("Diana", "October", 80, 1600.00m),
        new SalesRecord("Diana", "November", 85, 1700.00m),
        new SalesRecord("Diana", "December", 90, 1800.00m),

        // Ethan's sales data
        new SalesRecord("Ethan", "January", 15, 300.00m),
        new SalesRecord("Ethan", "February", 18, 360.00m),
        new SalesRecord("Ethan", "March", 20, 400.00m),
        new SalesRecord("Ethan", "April", 25, 500.00m),
        new SalesRecord("Ethan", "May", 30, 600.00m),
        new SalesRecord("Ethan", "June", 35, 700.00m),
        new SalesRecord("Ethan", "July", 40, 800.00m),
        new SalesRecord("Ethan", "August", 45, 900.00m),
        new SalesRecord("Ethan", "September", 50, 1000.00m),
        new SalesRecord("Ethan", "October", 55, 1100.00m),
        new SalesRecord("Ethan", "November", 60, 1200.00m),
        new SalesRecord("Ethan", "December", 65, 1300.00m)
    };

    [KernelFunction]
    public async Task<string> GetSalesDataAsync(string month)
    {
        var salesRecords = salesData.Where(s => s.Month == month);
        if (salesRecords == null)
        {
            return "No sales data found for the specified name and month.";
        }
        return JsonSerializer.Serialize(salesRecords);
    }

    public class SalesRecord
    {
        public string Name { get; set; }
        public string Month { get; set; }
        public int Quantity { get; set; }
        public decimal Amount { get; set; }

        public SalesRecord(string name, string month, int quantity, decimal amount)
        {
            Name = name;
            Month = month;
            Quantity = quantity;
            Amount = amount;
        }
    }
}

最終結果は次のようです：

実は、FunctionCallingを使う方がよりエレガントです。後続の記事で紹介します……

(Translated by GPT)