人工知能素人がディープラーニングについて調べてみた

最近ちらほら聞く、ディープラーニングという言葉が気になったので調べてみました。
※非常に専門的な分野のため、知識が追い付いていない＆理解が足りていない箇所などあるかと思いますが、ご容赦下さい。

 

人工知能についてはその概念が17世紀に提唱されて以降、新しい理論や研究が現れるたびに話題になり、世間の注目度も上がってきました。
私たちのような研究や実験の外からそれらを眺めている人々にとって、人工知能の話題が盛り上がる機会は、第○次ブームと呼ばれるように、
過去何度かありました。

その中でディープラーニングとは第3次Aiブームといわれる2010年あたりから現在までのAIブームを引き起こした概念、用語であり、最も重要で注目されているキーワードだと思います。

ディープラーニングは人工知能の学習

難しい理論は抜きにするとディープラーニングとは人工知能が持つ機能の一部で、人工知能が行う学習（のシステムのようなもの）の一つです。

近年の人工知能は、画像や音声を認識したり、テキストを解析することで、ある程度の言語の処理を行ったり（平たく言うと「話す」「会話する」）、認識したデータを下に判断や予測を行うことができるまでになってきているそうなのですが、ディープラーニングの登場でこれら人工知能の機能というべきものの精度が進化しました。

ディープラーニングの活用によって、AIを利用して高度なサービスや取り組みの事例も増えています。

ディープラーニングを用いたAIによる株の取引（みずほ証券）

ポイ捨てごみを識別し、ごみ処理にAIを活用（ピリカ）

機械学習とディープラーニング

ではディープラーニングとはなんでしょうか。

AIには機械学習という概念があります。
これは多くの結果のデータをもとに法則をみつけ、そこから予測を行う、というものです。

「機械学習の例」

たとえば、お金持ちになる人の生活はどういう生活？ということを調べる、と仮定します。

これに関し、項目を以下4つに絞って調査するとします。

1.早起きするかどうか
2.食事はバランスよく食べてるか
3.運動をよくするか
4.本をよくよむか

といった調査の項目があるとします。（あくまで例えです）
この調査を多くの人に行った結果、以下のようなデータがそろったとします。

データ1
1.しない、2.たべない、3.する、4.よむ →お金持ちにならなかった

データ2
1.する、2.食べる、3.する、4.よむ→お金持ちになった

データ3
1.する、2.食べる、3.しない、4.よむ→お金持ちにならなかった

データ4
1.しない、2.食べない、3.する、4.よむ→お金持ちになった

データ5…

これらのデータを大量にAIが学習し、そこから、
「早起きして食事をバランスよく食べる人の何割は、お金持ちになりやすい…」
など法則性をみつけます。

そして、その法則性を活用し、例えばある人が

「早起きして、食事のバランスがよく、運動をよくして、本はあまり読まない」という人だった場合に、

その人はお金持ちになりやすいのかどうなのか、機械学習は法則とデータに照らして、自動で予測を返答してくれます。

以上が、AIの機械学習と呼ばれているものの概要です。

深層学習（ディープラーニング）

ディープラーニングは上述した機械学習の形式の一つのようなものです。

人間の脳の機能に類似させた構造をもつ、「ニューラルネットワーク」というアルゴリズム（コンピュータの計算方法のようなもの）のモデルがあるあります。

ディープラーニングとは、このニューラルネットワークをいくつも用いた「ディープニューラルネットワーク」というものによって、大量データの反復学習と認識、分析、予測を行います。

少し表現を変えると、

人間の脳の構造のような複雑な構造を持ったプログラムを用いて、
大容量のデータの学習、素早く正確な認識を機械が行い、分析や予測を行ってくれる、、
というのがディープラーニングというものなのです。

人間の脳のような複雑な構造を持つニューラルネットワークによってこれは可能となり、データが多くなればなるほどより複雑で細かい特徴を認識し、精度を向上することが可能だそうです。

たとえばですが、膨大な名前付きの画像データから特徴を抽出し学習することで、ある犬の写真からその犬の種類・特徴などを正確に読み取ったりすることができる、というようなことでしょうか。

そうして学習（データの読み取りなど）を重ねることでより詳細な分析と予測ができるようになる。
これが人工知能（AI）が賢くなる仕組み、といえます。

余談ですが、分析を行う際のネットワークの使い方があまりに複雑になるので、ネットワークの構造自体を把握することができても、そのネットワーク内でコンピュータがどのような道筋や手順、ロジックで分析を行ったのかを正確に表すことは不可能となるそうです。まさに人間の脳のようなものとなる、とのこと。

 

まとめ

AIを活用したサービスが次々に世間にリリースされていく中、気になった、目に付いたサービスの中にAIを使ったもの…
そしてその中で「ディープラーニング」という単語を見かけたことがある人も多いのではないでしょうか？

自分も何度か「ディープラーニング」という単語を見たことがあるのですが、正直なんのことかさっぱりだったので、何かの役に立つかと思って今回調べてみました！

専門家ではないので、正確かつ深い知識を得ることはなかなか難しいですが、もし同じような状態の方が、なにかディープラーニングを用いたサービスに関して、記事のような内容を思い浮かべて、そのサービスへの理解の助けになれば幸いです。