前の記事ではプロンプトがどのようにベクトル化されるかを見ていきました。今回はベクトル化されたデータがどの様に格納されているか、エンジニアであれば馴染み深いであろうNoSQLと簡単に比較しつつ、コンテキストエンジニアリングという文脈で考察していきます。
AIは、テキストや画像といったデータを単なる文字列やピクセルとしてではなく、 ベクトル（数値の並び） として認識します。例えば、「犬が猫を追いかけている」という文は、AIの内部では、まず「犬」や「猫」といった単語が「動物」という共通点から高い関連スコアを持ち、さらに「犬」と「追いかける」というアクションが「猫」と「追いかける」よりも意味的な距離が近くなる（これは説明を簡単にするための概念モデルです）、といった形で、意味的な関連付けが行われます。この関連付けの度合いは、文や単語の埋め込み（ベクトル化）と、モデルがどの情報に アテンション（注意） を払うかによって決まります。」
これまでの記事ではベクトル空間と書いてきたものの実体であるベクトルデータベースは、単語間の関係性を直接スコアリングするのではなく、文や文章といったコンテキスト全体をベクトル化し、そのベクトル間の類似性（距離）を測ることで、意味的に関連性の高い情報を検索します。
この仕組みは、多くのエンジニアがかつて直面した、あるデータベースの課題と驚くほど似ています。それは、NoSQLです。スキーマの制約から解放され、高い自由度を得た代わりに、設計の複雑さとカオスという新たな課題を生み出したNoSQL。ベクトルデータベースもまた、同様の共通する課題を抱えているように見えます。
1. データの自由度とカオス：スキーマレスの代償
NoSQLの大きなメリットは、固定されたスキーマに縛られず、好きなようにデータを投入できる自由度でした。しかし、この自由は諸刃の剣でした。何も考えずにデータを入れ続けた結果、データ形式がバラバラになり、管理不能な 「データカオス」 に陥るプロジェクトが後を絶ちませんでした。
NoSQLにおいてカオスとして顕在化した様に、ベクトルデータベースにおいても、 「コンテキスト汚染」 や 「コンテキストの断片化」 という形で別の問題が発生しました。AIに渡される情報が構造化されていなかったり、関連性の低い情報が混在していたりすると、AIの出力は歪み、不正確なものとなります。これは、NoSQLがデータの整合性を失った状態と本質的に同じです。
NoSQLの世界では、データの「箱（オブジェクト）」がないのに「値（プロパティ）」だけを更新しようとしても意味がありません。同様に、ベクトルデータベースも、AIが 「犬が猫を追いかけている」 という文脈（箱）を理解せずに、単に「犬が追いかけてる」「猫が走ってる」「追いかけてるね」といった文をバラバラに与えられても、意味のある推論はできません。どちらも、自由度というメリットを活かすためには、設計者の規律と先見性が不可欠なのです。
2. 検索効率とインデックス：AIの「注意」という新たな鍵
NoSQLにおいて、高速なデータ検索を実現するためには、適切なインデックス設計が鍵となります。どのフィールドをインデックスにするか、どのような複合インデックスを設計するか、といった工夫がパフォーマンスを大きく左右します。
一方、ベクトルデータベースにおいても、膨大なベクトルデータの中からクエリと類似したものを効率的に見つけ出すためのインデックスに相当する仕組みが不可欠です。この仕組みは、NoSQLのインデックスが「論理的な順序」でデータを整理するように、「意味的な距離」に基づいてデータを検索します。この効率的な検索を可能にするのが、HNSWやIVFといった類似性検索アルゴリズムによって構築されるインデックスです。検索の結果、クエリとの関連度を示す 「関連スコア」 が返されます。
この「意味的な距離」をさらに深く掘り下げるのが、AIのアテンション（注意）機構です。アテンションは、入力された情報の中でどの部分が最も重要かを判断し、関連性の高い情報に高いスコアを割り当てます。これは、ベクトル検索時に取り出された情報が、最終的にLLMによってどのように解釈され、利用されるかを決定づける重要な要素です。
このように、NoSQLのインデックスがデータの物理的な検索効率を高めるのに対し、ベクトルデータベースにおける関連スコアは意味的な検索効率を高め、さらにアテンション機構が文脈理解という次のステップを担うのです。両者は異なる技術レイヤーに属しますが、効率的な情報利用という共通の目的を持っています。
3. クエリのブラックボックス性と推論
NoSQLの複雑なクエリ（例：MongoDBの集計パイプライン）は、内部的な最適化プロセスが見えにくく、なぜその結果が返されたのかが分かりにくい場合があります。これは、NoSQLが持つ 「クエリのブラックボックス性」 です。
ベクトルデータベースでも、このブラックボックス性は 「推論」 という形で現れます。ユーザーが投げるクエリベクトルからなぜ特定の情報が引き出され、なぜLLMがその情報に基づいて特定の回答を生成したのか。このプロセスは、ハイパーパラメータの調整やモデルの重み付けといった要素が複雑に絡み合い、一見すると不透明に感じられます。
しかし、NoSQLにおけるインデックスチューニングやクエリ最適化がそうであるように、このブラックボックス性を理解し、制御しようと試みることこそが、ベクトルデータベースにおけるコンテキストエンジニアリングの本質的な役割なのです。
結論
ベクトルデータベースとNoSQL。両者は異なる技術スタックに属しますが、その根本にある課題は共通しています。それは、 「自由度と複雑性のトレードオフ」 です。このアナロジーにおける両者が抱える問題の因果関係は、コンテキストエンジニアリングが解決しようとしているものと見事に一致します。
NoSQLがユーザーにスキーマの自由を与え、それに伴う設計の難しさを生んだように、ベクトルデータベースはAIがより自然で複雑なコンテキストを扱えるようにする代わりに、コンテキスト汚染や断片化といった新たな設計課題をもたらしました。
そして、この課題はデータの構造にも現れます。 「箱がないのに唐突に値を入れることは意味がない」 というNoSQLの教訓は、コンテキストエンジニアリングでも同様に重要です。ユーザーがAIに気軽に質問できるというメリットを享受できる裏側には、検索性能やメンテナンスコストを最適化するための、緻密な設計の努力が不可欠です。それは、まるでNoSQLの運用担当者が、データの整合性を保つために規律を設けるのと同じように、AIの力を引き出すためのシステム設計そのものなのです。