#461 シュレディンガーの猫カフェでモナドを学ぼう！

この番組は、エンジニアの成長は楽しい学びからをモットーに、昨日より少しだけ成長できる学びをお届けするテック系、エンタメ系、テック系ポッドキャストでございます。

はい、ワイワイお届けしていきましょう。

はい。じゃあ今日はですね、ちょっと関数型プログラミングの話をしようかなと思ってまして。

おお、いいですね。

『プログラマーが知るべき97のこと』っていう本がありますと。

うん。

で、これを読むとですね、あの97個の中になんか4つぐらい関数型はいいぞみたいなことが書かれてたりするんですよ。

ああ、そうなんですね。

これを学ぶと世界が変わるよみたいな。

はいはい。

あと、そういうことがあのーいろんなブログでも、まあ散見される。

ほう、そうなんだ。

書き方が変わるぞと。

はいはい。

思考のフレームワークが変わるぞと。

うん。

いやほんとかいなと思って。

気になりますね。

はい。で、まあここ2週間ぐらい浅く触ってたんですよ。

ああ、ナイスアクションですね。

全体像をつかむぐらいの浅さ。

うん。

結論ですね、浅く触ってたので何も変わっていないんですけど、僕自身は。

うんうん。

で、あとどう変わるかも、これはちょっと相当本腰入れて触んないと分かんないんじゃないって思いつつも、ちょっとうっすら思ってるのは、今のまあプログラミング言語ってオブジェクト指向であれ、その関数型のパラダイム的なものって結構もうエッセンスとして取り入れられてるなと思ってまして。

はい。

で、関数型プログラミング言語の特徴って何かっていうと、僕が思った中だと、えー副作用とそうじゃない部分をくっきり分けてプログラミングするっていうところだと思ってるんですよ。

ほう、どういうことですか。

で、副作用っていうのは、えー外の世界に影響を及ぼすものっていうイメージなんですけど、分かりやすいのだとデータベース。データベースの更新ってアプリケーションからやるじゃないですか、アプリケーションのソースコードから。

はい、やりますね。

でもそれってアプリケーションの外側の世界を更新してるじゃないですか。

そうですね。

つまり、外側が変わってる。これは要は状態が変わってるっていうとこなので、こういうのを副作用がある動きと言いますと。

うんうんうん。

あともうちょい、えーっと手前の部分だとI/Oですね。

えー、インプット、アウトプット。

インプット、アウトプット。例えば入力を受け取る部分とか。そういうのとかは副作用があると言われてますと。

うんうん。

で、そういう外部の世界と内側のロジックの部分っていうのをきれいに区分けして、で、その内側のきれいな部分っていうのを純粋関数みたいなって言ったりするんですけど、要はベクトル性がある処理ですね。同じインプットを入れたら同じものが返ってくるみたいな。

本当に2回やっても3回やっても結果は変わらないというか、最終的な状態が変わらないみたいなイメージですね。

うん。そう。

うんうん。

っていうようなものを積み上げて作っていくのが関数型プログラミングの特徴かなとまず思ってます。

それって関数型プログラミングのどういうところがそうさせるんですか。そういうふうに書けないようなプログラミング言語になってるということ?

そう。まず状態をそもそも持てないようになってるな。

うんうんうんうん。

コードの中で。

はい。

で、外部に何か副作用があるものを書こうとしたときに、モナドっていう仕組みがあるんですけど。

モナド?

はい。

のまどみたいな?

えっとね、いや、あのーモナカドーナッツの略ですね。

なんでそんな甘い食べ物急に出てくるんですか。

ミスドの新作っぽいかなと思って出してみました。

和洋折衷ですね、なんかモナカドーナッツは。

もしミスドで働いてる方いたら、インスパイアを受けたら作ってみてください。ちょっとこの辺。

外はサクサク、中はふわふわみたいになりそうですね。

まあ、ドーナツ食って上顎にいろいろひっついてもらうのはちょっと困るけどね。

まあね。

うん。これモナドはね、何の略でもなくて普通にモナドという単語なんですけど。

うん。

で、今日のテーマなんですけど、ここに来て発表するんですが。

関数型プログラミングの話かと思ってた。

でしょ?

はい。

モナドって何? っていう話です、今日は。

確かに。いきなり言われてもピンときませんからね。

そう。薄く広く触ったんで、あんま複雑なところまで触ってないんですけど、ざっと触った中でもモナドだけマジで理解できなかったんですよ、最初。

ちょっと僕もWordから全く何も想像つかないですね。

ね、Wordからは無理だと思う。なんかこれね、神話から来てるっぽいから、めちゃめちゃ元をたどると。

何語なのかも分かんないもんな。

なんか神話にあった単語を哲学者が引用してきて、それを数学者が引用してって、その数学の世界の中にできたモナドっていうのをプログラミングに取り込んだものなので。

だいぶ薄まってますね、なんか。

そう。元は神みたいなところ。

うんうんうん。全然分かんないね。

なので、単語から予測するのはおそらく無理であろうと思ってます。

はい。

このモナドを説明したいんですけど、今日はね、いい例えを持ってきましたよ。

はい。全くピンとこないものを例えながら説明してくれるんですね。

そうです。まあでも、まず最初にどういうものか言っておきますよ。

はい。

これはですね、文脈付きの値です。

ほう。コンテキストが付いている値。

文脈付きの値を取り扱うための包括的な仕組みみたいなものです。

うーん。どう便利なんだ。

で、それこそさっき言ってた副作用あるものっていうのは、実はこの文脈付きの値なんですよ。

ほう。

さっき出てきた例えばデータベースですね。

はい。

データベースってデータ取り出しますよね、中から。

うんうん。

でも取り出しに失敗することもありますよね。

ありますね。

例えばIDが存在しないとか。

うん。

それって取れるかもしれないし、取れないかもしれないと。

うん。

こういうね、状態をですね、文脈付きの値っていうんですよ。取れたらあるけど、取れなかったらないよね、みたいな。

あー、なんか、あ、そういうこと。えっと、なんか最初にWordだけ聞いたときは、なんかそのー、なんだろうな、変数使い回してるみたいな?

うんうんうん。

変数引き回して使ってるようなものを文脈付きの値みたいなことを思ったんですけど、そうではなくて、この定義した値は複数パターン分岐するよというか。

うんうんうん。

外側か。アプリケーションの外側の事情によって何かが条件というか状態が変わる値のことを文脈付きの値と呼ぶってことなんですね。

そう。

ほー。

で、I/Oもそうで、何を入力するかによって入ってくる文字違うじゃないですか、なんか。

そうですね、確かに。なんか申し込みフォームで言う名前とかは変わりますからね。

そうそうそうそう。

うん。

とか、あとは実行すると失敗するかもしれないやつ。

うんうんうんうんうん。

そういう系は基本的に文脈付きの値と言われてて。あとね、これもなんだっていうので言うと、リスト。

配列?

そう。

それは外からのものとか関係なく?

関係なく、これも文脈付きのものになる。取り出した値によって中の値具体的に変わるんで。

うん。

そういう意味で、これも文脈あるよねっていうふうに、この関数型の中では捉えられてますと。

えっと、配列の話で言うと、内側だけで使うリスト。例えば...

あれか?

列挙型みたいなこと?

あ、列挙型。そう、列挙型は内側で使う配列みたいなやつですよね。

うん。

で、なおかつ文脈なさそうに思うんですけど、そのアプリケーションが完成した時点で絶対に動く配列が入ってるはずだから。

うんうんうんうん。

それは文脈付きの値っていうんですか。

それはね、言いますね。

あ、そうなんですね。

でもそう言われると確かに、文脈関係なくねっていう気がしてくるんで、ここで改めてChatGPT君に立ち戻ってみますか。

おお、頼りになるぜ。いつもありがとう。

今リストを研究してて新たな事実がね、発覚しました。

はい。

モナドはですね、副作用のための仕組みと思われがちですが、必ずしもそうではありません。

ほう。

じゃあちょっとまずモナドについて説明するんですけど。

はい。

で、そういう副作用を区切るためのものとしてモナドってのがありますよと。

うん。

で、ただ、このモナドに関して言うと、副作用専用ではないです。

うん。

あくまでこのモナドっていう仕組みの中で、そういう副作用も取り扱うことができますよっていうぐらいのイメージ。

うんうんうん。

で、このモナドっていうのはですね、要は文脈付きの値っていうのを包括的に扱うための仕組みっていう、超分かりにくいあれなんですけど。

はい。

そういう値をですね、順番に処理していくためのルールっていう感じなんですね。

うーん、なんかデザインパターンみたいな話?

あー、デザインパターンみたいな話ではない気がするな。

プラクティス集があるっていうイメージでもない。

なんかこれオブジェクト指向の考え方でないような概念な気がするな。

はいはい。

これに当てはまるみたいなやつが。

うん。

で、この文脈付きのやつっていうの、値っていうのがどんなのを指すのっていうのが、多分たくさん事例を出したら分かりやすいんですけど。

うん。

まずさっき言った副作用のところ。

うん。

もしかしたらデータがあるかもしれないっていうパターン。

うん。

ないかもしれないし、あるかもしれないっていうパターン。

うんうん。

それって要は、そういう事情がありますよね。であればその処理をやって次に進めるし、なければ止まりますよね。

うん。

で、I/Oも同じで、何が入力されるか受け取ってみるまで分かんないですよね。インプットの部分とかだと特に。

うんうん。

っていうのもあるし、あとリストですね。

リスト。

リスト。配列みたいなやつ。

うん。

で、これも例えば1、2、3って複数の値がありますよと。

うん。

で、これはどういうふうに取り扱うかっていうと、例えば数字だったらintじゃないですか。

はい。

で、intの候補が複数あるっていうふうに捉えるんですね、これを。

ふーん、うん。

で、それをマップとかだったら順番に処理していくっていうのをやってくんですけど。

うん。

だからなんて言うんだろうな、本当に複数の可能性があるというか。

配列の順番が保証されてないようにみたいな話ですか。

順番だけに限定してない気がするな。

はいはいはい。

型だけ決まってて、中身決まってないよねっていうことだと思う。

うんうん。

だからあれか、順番といえば順番なのか。

うんうん。

なんですけど、無限の可能性があるよねっていう、1個1個の値、何が入ってるかに関して言うと。

まあそうですね。それでも全てに言えません。そんなことないか。int型だったとしても、intの範囲でいろんな値が入りうるよねみたいな話?

ああ、で、それで言うと、このモナドっていうのが、それを逐次処理していくための仕組みみたいな感じなので。

ああ、はいはい。

それゆえにリストが挙げられてるんだと思いますね。

ああ、なるほど。

うん。あとはJSの例だとPromiseとかも、それに当たるかなと。

えーと、なんでしたっけ? 非同期でやってくるやつでしたっけ?

そうです。で、値が受け取れたら次に進むよみたいな。

はいはい。

これって要は値受け取るまでは次に進まないっすよね。

うん。

っていう条件付いてるとか。

ああ、なるほど。

うん。なんかそれはね、すごいすっと入ってきません? なんか文脈付きなんとかっていう。

うんうんうん。あとResult型とかもそうですね。Rustとかにあると思うんですけど。

なんですか、それは。

Result型は、何かを処理したあとの結果を表す型なんですけど。

ほう。

成功してる場合と失敗してる場合があるんですよ。

はい。

なんかサブクラス的な感じで作ってんのかな、これは。このResult型の。

えー。

型ではないんですけど、あれ確かRustってオブジェクト指向じゃないんで、クラスじゃないんですけど。

はい。

で、そのResultの中身を見て、成功してたらこの処理、失敗してたらこの処理みたいな分岐をするときに使うやつで。

へー、そんなのあんだ。

そう。で、それとかも要は成功してる可能性と失敗してる可能性、2つとも秘めてるじゃないですか。

はい。

こういうものとかはモナドで扱うようなパターンですね。

ふーん。

というので、今ちょっとモナドのどういうものなのって話をしたんですけど。

うん。

なんかふわっとしててむずいじゃないですか。

まあ、なんかふわっとしたものを扱う何かぐらいの感じですね。

そう。ということでですね、今日は久しぶりにこれを例えていこうかなと思ってまして。

ちょっとよろしくお願いします、それは。

はい。今回はですね、猫カフェで行こうと思ってます。

あー、いいですね。

はい。

僕あんまり行ったことないんですけど、最近ちょいちょい行きましたよ。

あ、ほんと?

はい。

俺ね、今回のこの例えを作ったものの猫カフェに関しては1回も行ったことないんで。

マジかよ。

猫カフェ自体の解像度はすごい低いと思ってもらってください。

よく例えられましたね。じゃあモナドのほうが詳しいじゃないですか、猫カフェ。

いや、俺は多分猫カフェよりモナドのほうが詳しい。

珍しい。

ってことで、対照的に例えるのはですね、オブジェクト指向だった場合の普通の猫カフェですね。

うんうんうんうん。

と、今回はモナドを使っているシュレディンガーの猫カフェで行こうと思ってます。

何それ? 全然。まずオブジェクト指向の猫カフェもよく分かんない。

あ、そっちも分かんない?

はい。

これね、普通の猫カフェですね。

どこが何なんだ?

どこが何で言うと、猫がオブジェクトですね。

猫がオブジェクト、はい。

で、猫は状態を持ってますと。

うん。

ちょっとまず猫カフェについて質問していいですか。

ああ、いいっすよ。

猫カフェってさ、猫に対してさ、なんかこうアクションできる?

できますできます。

できるよね。

餌買って餌あげたりとか。

はいはいはい。

あとはおもちゃ使っておもちゃ遊んだりとか。

はい。

あとはなんか触っていいよって言ってくれる子については、触らせてもらったりとか。

え、触っていいよって猫が言ってくるの?

そうそうそうそう。

あ、そうなんだ。

いいよって。オッケーっつって。

待って。

うん。だめなやつはね、だめって首にかかってたりとかするんですけどね。

あ、そうなんだ。

はい。

だめなやつはなんなの? ストレス耐性低いみたいな、そういうこと?

うーん、ちょっと機嫌悪いんじゃないですかね、今日。

あ、そうなんだ。日によるんだ。

日によると思いますよ。

ええええ。じゃあね、大丈夫だわ、これで。

はい。

はい。じゃあ猫がまずオブジェクトですよと。

うん。

状態を持ってます。

うん。

例えばさっき言ってた機嫌とかまさにそうっすよね。

そうっすね。

うん。

その辺の。

空腹度とかね。

そう、空腹度ね。空腹ステータスが例えば満腹だった場合って、餌あげても嫌がるじゃないですか、絶対。

無視しますね、多分ね。

無視するんだ。え、なんか店員さんに言われないの、これ? いや、さっき食べさせちゃったんですよね、みたいな。

いやー、全員ハングリーですからね、大体。

野生だな。

はい。

そうなんだ。

すごい勢いで来るんで。

ああ、じゃあ、ちょっと、でもさすがに満腹だったら食わないでしょってのはあるんで。

まあ、そりゃそう思いますね。

そういうステータスがありますよと。

うん。

で、オブジェクト指向の場合、猫をあげるっていうアクションをやりますよね。

猫をあげる?

猫じゃねえや。餌をあげるっていう、じゃあアクションしたいですよと。

はい。

じゃあ、餌あげるメソッド呼びます。

はい。

でもそのときにまず条件分岐が入りますよね。

うん。

条件分岐で言うと。満腹かどうかみたいな。

うん。

条件分岐が入りますよと。

うん。

で、食べますと。

うん。

っていうシンプルな動きにしようかな。

うん。

っていうふうに作るじゃないですか。

はい。

で、じゃあ撫でるメソッド。

うん。

撫でますと。

うん。

でも機嫌が悪かったと。

うん。

そうなったら何が起きますか。

反撃猫パンチですね。

反撃猫パンチ?

うん。

ですね。

うん。

この反撃猫パンチ、500エラーですね、つまり。

バットリクエストではないんですね?

えっとね。

500エラーはなんかもうわけ分かんなくなっちゃってる。

いや、触った、500エラーは確かに猫パンチ食らったときのこっちのハンドリング次第かもしんないんだけど。

はいはい。

そういうことが起きますよと。

はいはい。

なので、条件に合わせてそういうエラーハンドリングっていうのをポンポンポンポン書いてってますよと。

うん。

っていうのが、このオブジェクト指向猫カフェのイメージですね。

はい。すごい自然に馴染む。

まあ、考えやすいよね。

何も悪いところがない。

うん。でもしこのエラーハンドリングやってなかった場合。

うん。

満腹なのに猫に餌をあげてしまった。

うん。

でもそのときに猫の満腹度をチェックしてなかったので。

うん。

チェックするロジック忘れてたんで。

うん。

猫は食べますと。

うん。

その結果、猫が爆発しますと。

500エラーですね。

500エラーを起こします。

うん。

これがオブジェクト指向プログラミング、間違えた。オブジェクト指向カフェ、猫カフェ。

うん。

の日常です。

ああ、なるほど。

はい。

じゃあ、なんかあくまで設計された範囲で動くみたいなイメージなんですか。

だから、うーんとね、というか条件を都度考えてハンドリングしていかなきゃいけないよねっていう世界ですかね。

うんうんうん。

はい。続いてシュレディンガーの猫カフェに行こうと思います。

猫いるんですかね、それ。

まずそう思うじゃないですか。

はい。

まずシュレディンガーの猫について簡単に、これシュレディンガーの猫が分からないとついていけなくなるんで。

そうですね、お願いします。

簡単に説明すると、まずこのシュレディンガーさんっていう人がいましたと。

うん。

で、その人による思考実験がこのシュレディンガーの猫っていうやつなんですけど。その量子力学の説明を見たときに、じゃあこれってもしかしてその箱の中に猫を入れて、50%の確率で毒ガスが出て猫が死んでしまう。で、50%の確率で出なくて生きていると。

うん。

でもその箱の中に入ってる限りどっちになってるかっていうのを確定してなくて、箱を開けて人間が観測した瞬間それが確定する。そんなばかなっていった思考実験なんですよ。

はいはい。

量子力学ってなんか、それを観測した瞬間に事実が確定するみたいな、なんかそういう話らしくて。

うんうん。

で、それを見て自分で考えた理論なのに、いやいやいや、そんなことはありえないでしょっていう、なんか思考実験的な感じで出てきたのがこのシュレディンガーの猫ってやつですよと。

はい。

このシュレディンガーの猫カフェの猫はですね、基本的に全て中身が全く見えない鋼鉄の箱に入った状態で猫が提供されます。

うんうんうん。

なので、店員さんが箱を持ってくるっていうタイプの新しい猫カフェですね、これ。

なんか飲食店、カフェによりましたね、なんかね。

いや、まあ箱カフェかもしんないね。

まだギリギリついてってますよ。

まだついてってる?

はい、ギリギリね。

はい。これ猫見えないし触れないじゃないですか。

そうっすね。

お客様はこれを開けたいんですけど。

はい。

ここで箱を開ける行為っていうのは禁止されてますと。

ほう。

うん。直接そこに触ったらいけない。

うん。

なぜかというと、関数型の世界っていうのは、先ほども申し上げたとおりですね、純粋な関数の世界とそうじゃない副作用があったりとかする世界っていうのを明確に区切ろうとしてるんですね。

うんうんうん。

そのブロックに挟まれた結果、お客様はその箱を開けることはできません。

何が楽しいん、それ。

楽しさを考えたらおしまいだよ、これは。

だめなんすか。だめなんですか。

これは楽しさを考えたらおしまいのゲームだよ。

分かりました。

それで言うと結論はもう1個決まってて。

はい。

楽しくはないが正しいと思う。

楽しくはないんですね。

そりゃそうだろ。

分かりました。

飲食店プラス箱なんだから。

うん。

楽しい箱でもないしな。

ちょっと箱がこっから箱の伸びしろないことが分かりました。

うん。でもその中に猫の存在を感じられるよ。

ああ、なんかじゃあ。

いるかもな。

ニャーニャーは言ってるんすか。

いや、音は聞こえないっすね。

だめなんだ。

音もだめなんだ。

存在がいるっていう可能性を感じられるぐらいに思ってもらったほうがいいかもしんないっすね。

じゃあ店員さんはいる言うてるけど、気配は感じないぐらいの感じなんですね。

そうです。

なるほどね。

はい。

箱やん、じゃあ。

箱です。

うん。でもやっぱお世話したいじゃないですか。

お世話っていうか触れ合いたいっすよね。

触れ合いたいんだ。

猫カフェだからね。

あ、まあそっちが目的か。

はい。お世話しに行ってるわけじゃないですからね。

それで言うと、この猫カフェは、間違えた。箱カフェは。

箱カフェになっちゃった。

お世話はできるんですけど。

はいはいはい。

触れ合うことはちょっと禁じられてます。

どういうことですか。

すいません。

どういうことですか、それは。

すいません、これは。最初に言っておきます。

めっちゃ、めっちゃ謝ってくるけど。

はい。でもお世話はできます。

お世話できるんですね。

はい。

どうやってお世話できるんですか。

お世話をする方法なんですけど。

はい。

箱と一緒にですね、お世話マニュアルをですね、店員さんに渡します。

こっち側が?

はい。

こっち側が?

こっち側が。

どういうこと?

そのままです。

そのままなんですね。

箱と一緒にお世話マニュアルを店員さんに渡します。

例えばどんなマニュアルを渡すんですか。

例えば餌をあげるですね。

ああ、マニュアルっていうか、指示をするってこと?

えっとね。

店員さんに。

いや、マニュアルごと渡してますね、これは。

じゃあ。

厳密には。

ハウも指定して。

ハウもあります。

ああ、そうなんですね。

はい。

じゃあ、なかなかお客さんを選ぶというか、箱に詳しい客じゃないといけないっすね。

まあ、そうです。