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AI Agents · レッスン

データ分析のためのCode Interpreterパターン

サンドボックス化したPython実行環境で、エージェントツールからpandasやmatplotlibを実行します。

「データ分析のためのCode Interpreterパターン」はCoddyKit上の無料AI Agentsレッスンです。 これはレッスン1/4です。 下記で完全なレッスンを無料で読むことができます。その後、ブラウザ内の組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューターでハンズオン演習できます。 これはAI Agents学習パスの一部であり、ウェブとCoddyKitアプリ全体で進捗が同期されます。 AI Agentsコースには全4レッスンが含まれています。

コードインタープリターパターン

コードインタープリターパターンでは、エージェントがデータ分析の質問に答えるためのPythonコードを生成し、それをサンドボックスで実行して出力を取得し、結果を解釈します。

分析操作をすべてハードコードする代わりに、エージェントは質問ごとにカスタムコードを記述します。そのため、データ処理に対して非常に柔軟に対応できます。

コアループ:生成 → 実行 → 解釈

このパターンは、次の3つのステップを繰り返します。

  1. 生成 — LLMが質問に答えるPythonコードを記述します
  2. 実行 — サンドボックスでコードを実行し、stdoutとファイルを取得します
  3. 解釈 — 出力をLLMに戻し、結果を説明させます
def code_interpreter_agent(question, data_path):
    # Step 1: Generate code
    code = generate_analysis_code(question, data_path)
    print('Generated code:', code[:200])

    # Step 2: Execute in sandbox
    result = execute_in_sandbox(code)

    if result['error']:
        # Try to fix the error
        fixed_code = fix_code(code, result['error'])
        result = execute_in_sandbox(fixed_code)

    # Step 3: Interpret output
    return interpret_output(question, result)

print(code_interpreter_agent(
    'What is the average order value by customer segment?',
    'data/orders.csv'
))

コード生成プロンプト

コード生成プロンプトには、データパス/スキーマ、質問、制約(外部APIを使用しない、pandasを使用する、グラフをファイルに保存する)を含める必要があります。

CODE_GEN_PROMPT = """You are a Python data analyst. Write Python code to answer the question.
Data available at: {data_path}
Question: {question}
Write ONLY Python code (no markdown, no explanation):"""

def llm_call(prompt):
    return "```python\nprint('df.describe() results')\n```"

def generate_analysis_code(question, data_path):
    response = llm_call(CODE_GEN_PROMPT.format(question=question, data_path=data_path))
    code = response.strip()
    if code.startswith('```'):
        code = code.split('```')[1]
        if code.startswith('python'):
            code = code[6:]
    return code.strip()

print(generate_analysis_code('What is the average price?', 'data.csv'))

サブプロセスでのサンドボックス実行

最も単純なサンドボックスは、タイムアウトを設定して別のサブプロセスでコードを実行する方法です。これによりプロセスが分離されるため、コードがクラッシュしてもエージェント全体が停止することはありません。

import subprocess
import tempfile
import os

def execute_in_sandbox(code, timeout=30):
    # Write code to temp file
    with tempfile.NamedTemporaryFile(suffix='.py', mode='w', delete=False) as f:
        f.write(code)
        script_path = f.name

    try:
        result = subprocess.run(
            ['python3', script_path],
            capture_output=True,
            text=True,
            timeout=timeout,
            env={**os.environ, 'MPLBACKEND': 'Agg'}  # non-interactive matplotlib
        )
        return {
            'stdout': result.stdout,
            'stderr': result.stderr,
            'returncode': result.returncode,
            'error': result.stderr if result.returncode != 0 else None
        }
    except subprocess.TimeoutExpired:
        return {'stdout': '', 'stderr': 'Timeout', 'returncode': -1, 'error': 'Code timed out'}
    finally:
        os.unlink(script_path)

if __name__ == '__main__':
    result = execute_in_sandbox('print(2 + 2)')
    print('Sandbox stdout:', result['stdout'].strip())
    print('Return code   :', result['returncode'])

E2Bクラウドサンドボックス

E2Bは、安全なコード実行のための管理されたクラウドサンドボックスを提供します。サブプロセスよりも安全で、ファイルシステムにアクセスできる分離コンテナ内でコードを実行します。

pip install e2b-code-interpreterでインストールできます。

from e2b_code_interpreter import Sandbox
import os

def execute_with_e2b(code, data_bytes=None):
    with Sandbox(api_key=os.getenv('E2B_API_KEY')) as sandbox:
        # Upload data file if provided
        if data_bytes:
            sandbox.files.write('/home/user/data.csv', data_bytes)

        # Execute code
        execution = sandbox.run_code(code)

        result = {
            'stdout': '\n'.join(execution.logs.stdout),
            'stderr': '\n'.join(execution.logs.stderr),
            'error': None
        }

        # Check for errors
        if execution.error:
            result['error'] = str(execution.error)

        # Download any generated files
        result['files'] = []
        for output in execution.results:
            if hasattr(output, 'png'):
                result['files'].append({
                    'type': 'image/png',
                    'data': output.png  # base64 encoded
                })

    return result

生成ファイルの取得

コードによってグラフ、CSVエクスポート、その他のファイルが生成されることがあります。これらをサンドボックスのファイルシステムから取得し、解釈または表示のためにエージェントへ返します。

import os
import glob
import base64

OUTPUT_DIR = '/tmp/chart_output'

def execute_and_capture(code, timeout=30):
    # Create output dir
    os.makedirs(OUTPUT_DIR, exist_ok=True)

    result = execute_in_sandbox(code, timeout=timeout)

    # Capture any generated image files
    generated_files = []
    for filepath in glob.glob(os.path.join(OUTPUT_DIR, '*.png')):
        with open(filepath, 'rb') as f:
            encoded = base64.b64encode(f.read()).decode('utf-8')
        generated_files.append({
            'filename': os.path.basename(filepath),
            'type': 'image/png',
            'base64': encoded
        })
        os.unlink(filepath)  # clean up

    result['generated_files'] = generated_files
    print(f'Captured {len(generated_files)} file(s) from sandbox')
    return result

エラー回復ループ

生成されたコードには、初回実行時にバグが含まれていることがよくあります。エラーを元のコードとともにLLMへ返し、修正を依頼する回復ループを実装してください。再試行は2~3回に制限します。

FIX_PROMPT = '''The following Python code raised an error. Fix it.

Original code:
{code}

Error:
{error}

Return ONLY the fixed Python code (no explanation, no markdown):'''

def fix_code(code, error):
    return llm_call(FIX_PROMPT.format(code=code, error=error)).strip()

def execute_with_retry(code, max_retries=2):
    for attempt in range(max_retries + 1):
        result = execute_and_capture(code)
        if not result['error']:
            return result
        print(f'Attempt {attempt + 1} failed: {result["error"][:100]}')
        if attempt < max_retries:
            code = fix_code(code, result['error'])
    return result  # return last result even if errored

コード出力の解釈

生のコード出力(数値や表)は、自然言語の回答に変換し直す必要があります。標準出力(stdout)をLLMに渡し、元の質問の文脈で結果を説明するよう依頼してください。

INTERPRET_PROMPT = '''A Python script was executed to answer a data analysis question.
Explain the results in clear, non-technical language.

Original question: {question}

Code output (stdout):
{output}

Provide a clear, concise answer that directly addresses the question.
Highlight the most important numbers or findings.
Answer:'''

def interpret_output(question, execution_result):
    stdout = execution_result.get('stdout', '').strip()
    error = execution_result.get('error')

    if error and not stdout:
        return f'The analysis failed with error: {error}'

    if not stdout:
        return 'The code ran successfully but produced no output.'

    return llm_call(INTERPRET_PROMPT.format(
        question=question,
        output=stdout[:3000]  # truncate very long outputs
    ))

コード生成におけるセキュリティ制約

生成されたコードからネットワーク通信を行ったり、機密ファイルにアクセスしたり、システムコマンドを実行したりしてはいけません。プロンプトとサンドボックスの制限の両方で、これらを強制してください。

BLOCKED_IMPORTS = ['requests', 'httpx', 'urllib', 'socket', 'subprocess', 'os.system']

def pre_validate_code(code):
    errors = []
    for blocked in BLOCKED_IMPORTS:
        if f'import {blocked}' in code or f'from {blocked}' in code:
            errors.append(f'Blocked import: {blocked}')

    # Block shell execution
    import re
    if re.search(r'os\.system|subprocess\.run|subprocess\.call|eval\(|exec\(', code):
        errors.append('Blocked: shell execution or eval/exec')

    # Block reading outside allowed paths
    if re.search(r'open\([^)]*\.\./|open\([^)]*\/etc\/', code):
        errors.append('Blocked: unauthorized file access')

    if errors:
        raise ValueError('Security check failed:\n' + '\n'.join(errors))

    return True

if __name__ == '__main__':
    try:
        pre_validate_code('import requests\nrequests.get("http://x")')
    except ValueError as e:
        print('Rejected:', e)
    print('Safe code passed:', pre_validate_code('print(1 + 1)'))

データスキーマの組み込み

データスキーマ(列名、型、サンプル行)をあらかじめ把握していると、LLMはより適切なコードを生成できます。コード生成プロンプトにスキーマの説明を含めてください。

import pandas as pd

def get_data_schema(data_path):
    df = pd.read_csv(data_path, nrows=5)
    schema_lines = []
    for col in df.columns:
        dtype = str(df[col].dtype)
        sample = df[col].dropna().iloc[0] if len(df[col].dropna()) > 0 else 'N/A'
        schema_lines.append(f'  - {col} ({dtype}): sample={sample!r}')
    schema_text = '\n'.join(schema_lines)
    return f'CSV columns:\n{schema_text}\nTotal rows: {len(pd.read_csv(data_path))}'

ENHANCED_PROMPT = CODE_GEN_PROMPT + '\n\nData schema:\n{schema}'

def generate_analysis_code_with_schema(question, data_path):
    schema = get_data_schema(data_path)
    response = llm_call(ENHANCED_PROMPT.format(
        question=question, data_path=data_path, schema=schema
    ))
    return response.strip()

実行履歴の追跡

セッション内で実行したすべてのコードのログを保持してください。これにより、エージェントは過去の結果を参照し、以前の計算を発展させ、分析手順をユーザーに説明できるようになります。

from datetime import datetime

execution_history = []

def record_execution(question, code, result):
    execution_history.append({
        'timestamp': datetime.now().isoformat(),
        'question': question,
        'code_lines': len(code.splitlines()),
        'stdout_preview': result.get('stdout', '')[:200],
        'success': result.get('error') is None,
        'generated_files': len(result.get('generated_files', []))
    })

def get_session_summary():
    total = len(execution_history)
    successful = sum(1 for e in execution_history if e['success'])
    return {
        'total_executions': total,
        'successful': successful,
        'failed': total - successful,
        'success_rate': f'{successful/max(total,1)*100:.0f}%',
        'questions_answered': [e['question'][:60] for e in execution_history]
    }

# Usage in agent loop
def code_interpreter_agent_tracked(question, data_path):
    code = generate_analysis_code_with_schema(question, data_path)
    result = execute_with_retry(code)
    record_execution(question, code, result)
    return interpret_output(question, result)

理解度チェック

特定のデータ分析処理をエージェントのツールとしてハードコードする方法と比べて、コードインタープリターパターンを使用する主な利点は何ですか。

まとめ:データ分析のコードインタープリターパターン

コードインタープリターパターンでは、Pythonコードを生成(スキーマのコンテキストとセキュリティ制約を付与)→ サンドボックスで実行(サブプロセスまたはE2B)→ 標準出力とファイルを取得→ エラー時に再試行→ 結果を自然言語で解釈します。

主な考慮事項は、より適切なコード生成のためにデータスキーマを組み込むこと、ブロック対象のインポートやシェルコマンドがないかコードを事前検証すること、無制限の実行を防ぐためにサブプロセスのタイムアウトを使用すること、生成されたグラフを表示用にbase64として取得することです。

よくある質問

「データ分析のためのCode Interpreterパターン」レッスンは無料ですか?

はい。「データ分析のためのCode Interpreterパターン」の完全なテキストはこのウェブで無料で読めます。インタラクティブに演習し(組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューター)、AI Agentsコースの残りをアンロックするには、CoddyKit PROにアップグレードしてください。 AI Agentsコースには全4レッスンが含まれています。

「データ分析のためのCode Interpreterパターン」で何を学びますか?

サンドボックス化したPython実行環境で、エージェントツールからpandasやmatplotlibを実行します。 ブラウザで直接実行するハンズオンコードでAI Agentsを演習し、24時間対応のAIチューターがレッスンを進める中での質問に答えます。

AI Agentsを始めるのに経験は必要ですか?

事前経験は必要ありません。CoddyKitのAI Agentsは初級者から上級者向けに構成されているため、ここから始めるか最初から始めて、自分のペースで進むことができます。 これはレッスン1/4です。

「データ分析のためのCode Interpreterパターン」レッスンにはどのくらい時間がかかりますか?

ほとんどのCoddyKitレッスンは約5~10分かかります。各レッスンはコンパクトでインタラクティブなので、着実に進歩し、ウェブとアプリ全体で正確に前回の場所から再開できます。

このAI Agentsレッスンでコードを書いて実行できますか?

はい。すべてのAI Agentsレッスンに組み込みコードエディタが含まれているため、ブラウザでリアルコードを書いて実行し、即座のAIフィードバックを取得できます。ローカル設定は不要です。

このコースのすべてのレッスン

  1. データ分析のためのCode Interpreterパターン
  2. Pandas駆動のデータエージェントツール
  3. グラフと可視化の自動生成
  4. 統計サマリーエージェント
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