基礎

深層学習(ディープラーニング)

層を深く重ねたニューラルネットワークを使う機械学習。画像や言語で高い性能を出す。

深層学習(ディープラーニング)とは

深層学習(ディープラーニング)は、ニューラルネットワークの層を深く重ねて学習させる機械学習の手法です。人が「何に注目すべきか(特徴)」を設計しなくても、データから特徴そのものを段階的に学び取れる点が、従来の手法との大きな違いです。

画像認識を例にとると、浅い層では線や色の変化のような単純な特徴を捉えます。層が深くなるにつれて、目や車輪といった部品、さらに顔や車全体のような複雑な特徴を捉えるようになります。言語でも同じように、単語から文脈へと段階的に意味を捉えます。

深層学習が広がった背景には、大量のデータ、GPUなどの高速な計算機、学習方法の改良がそろったことがあります。画像認識や音声認識で大きな成果を上げ、言語では Transformer の登場によって大規模言語モデル(LLM)につながりました。

一方で、なぜその判断をしたのかを人が説明しにくいという課題があります。融資の審査のように判断の理由が求められる業務では、結果の検証と説明の方法をあわせて設計します。

具体例

製造ラインの外観検査

製品の画像を大量に学習させ、傷や汚れのある製品を見分けます。従来は「傷の長さが何ミリ以上なら不良」と人が基準を決めていましたが、深層学習は画像から特徴を自ら学びます。判定の難しいものは人が確認する運用にすると、見逃しと手間の両方を抑えられます。

会議の音声を文字にする

会議の録音を文字に起こす音声認識にも、深層学習が使われています。起こした文字を生成AIで要約すれば、議事録の下書きまでを短時間で作れます。固有名詞や専門用語は誤りやすいため、最後に人が確認します。

よくある誤解

深層学習は、人間の脳と同じ仕組みで考えている。

ニューラルネットワークは脳の神経細胞を参考にしていますが、実際は数値の計算を積み重ねたものです。人間の脳と同じように理解や思考をしているわけではありません。

深層学習を使えば、少ないデータでも高い精度が出る。

深層学習は、一般に大量のデータを必要とします。データが少ない場合は、学習済みのモデルを土台にして調整する方法がよく使われます。

ニューラルネットワーク

ニューラルネットワークは、人間の神経細胞のつながりを参考にした計算の仕組みです。入力に重みをかけて足し合わせ、次の層へ渡す処理を何層も重ねます。学習とは、この重み(パラメータ)を、望ましい出力に近づくよう調整することです。この層を深く重ねたものを使う手法が深層学習で、LLM も巨大なニューラルネットワークの一種です。層の数や重みの多さが、モデルの表現力と計算の重さを左右します。

PEP検定での位置づけ

この用語は PEP検定 シラバス第1章「生成AIと大規模言語モデルの基礎知識」の範囲です。

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用語を「使える力」にする

PEP検定は、こうした用語を実務のプロンプト設計と評価に結びつける力を測ります。練習問題で確かめてみてください。