【G検定対策】機械学習とディープラーニングの違いをわかりやすく整理|教師あり・教師なしも解説

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機械学習とディープラーニングは、G検定でも混同しやすい用語です。

さらに、教師あり学習・教師なし学習・強化学習も一緒に出てくるため、「何が技術の分類で、何が学習方法なのか」が分かりにくくなります。

この記事では、機械学習とディープラーニングの違いを、教師あり学習・教師なし学習との関係も含めて整理します。

機械学習とディープラーニングの違いとは?

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機械学習とディープラーニングは、モデルや仕組みの分類 です。

一方、教師あり学習・教師なし学習・強化学習は、学習方法の分類 です。

つまり、混同しやすい理由は、同じAIの話でも 見ている軸が違う からです。

たとえば、ディープラーニングは機械学習の一種です。
しかし、教師なし学習はディープラーニングの一種ではありません。

教師なし学習は、正解ラベルのないデータからパターンを見つける 学習方法 です。

全体像を図解で整理

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AIという大きな考え方の中に、機械学習があります。
そして、機械学習の中の一分野としてディープラーニングがあります。

整理すると、次のような関係です。

用語 一言でいうと
AI 人間の知能をまねる技術の総称
機械学習 データからパターンを学習する手法
ディープラーニング 多層のニューラルネットワークを使う機械学習の一種

ここで大切なのは、教師あり学習・教師なし学習・強化学習は、この階層とは別の軸 だということです。

機械学習とは?

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機械学習とは、データからパターンを学習して、予測や分類に使う技術です。たとえば、過去のデータをもとに売上を予測したり、メールが迷惑メールかどうかを判定したりします。

従来の機械学習では、人間が「どの情報を使って判断させるか」を考えることが多くあります。

この「どの情報を見るか」を考える作業を、特徴量設計 といいます。

たとえば、売上予測なら

  • 過去の売上
  • 曜日
  • 気温
  • キャンペーンの有無

のような情報を人間が用意するイメージです。

ディープラーニングとは?

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ディープラーニングは、機械学習の一種です。

多層のニューラルネットワークを使い、データの中から重要な特徴を自動で学習しやすい点が特徴です。特に、次のようなデータで強みを発揮しやすいです。

データの種類
画像 画像分類、物体検出
音声 音声認識
文章 自然言語処理、生成AI

つまり、ディープラーニングは機械学習とは別物ではなく、機械学習の中に含まれる技術 です。

機械学習とディープラーニングの違い

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機械学習とディープラーニングの大きな違いは、特徴量設計 です。

比較 機械学習 ディープラーニング
位置づけ 広い学習手法 機械学習の一種
特徴量 人間が考えることが多い 自動で学習しやすい
得意なデータ 表形式データなど 画像・音声・文章など
代表例 決定木、SVM、ランダムフォレストなど CNN、RNN、Transformerなど

従来の機械学習では、人間が特徴量を考えることが多くありました。

一方、ディープラーニングでは、多層のニューラルネットワークがデータの中から特徴を学習しやすくなります。

そのため、画像認識や自然言語処理のように、特徴を人間が細かく設計しにくい分野でよく使われます。

教師あり学習とは?

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教師あり学習は、入力データと正解ラベル を使って学習する方法です。

たとえば、画像と正解ラベルをセットで与えます。

入力データ 正解ラベル
猫の画像
犬の画像

このように、答え付きのデータを使って学習するため、分類や回帰でよく使われます。

代表的な例は、画像分類、売上予測、迷惑メール判定などです。

教師なし学習とは?

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教師なし学習は、正解ラベルのないデータ から、パターンや構造を見つける学習方法です。

たとえば、顧客データをもとに似ている人たちをグループ分けするような使い方があります。

代表例 内容
クラスタリング 似ているデータをグループに分ける
次元削減 データの特徴を少ない軸に整理する
異常検知 普段と違うデータを見つける

ここで注意したいのは、教師なし学習 = ディープラーニングではない という点です。

教師なし学習は、あくまで学習方法の名前です。

教師なし学習はディープラーニングなの?

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結論からいうと、教師なし学習そのものはディープラーニングではありません。

教師なし学習は、正解ラベルなしで学習する方法です。
ディープラーニングは、機械学習の中の技術です。

つまり、分類の軸が違います。

ただし、ディープラーニングを使って、教師なし学習に近い考え方を扱うことはあります。

たとえば、次のようなものです。

関係
オートエンコーダ データの特徴を圧縮して学習する
自己教師あり学習 データ自身から学習用の手がかりを作る
事前学習 大量データから基礎的な特徴を学習する

そのため、G検定では「教師なし学習」と「ディープラーニング」を同じものとして覚えないことが大切です。

強化学習との関係

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強化学習は、試行錯誤を通じて、よりよい行動を学習する方法です。

教師あり学習のように正解ラベルを直接与えるのではなく、行動の結果として得られる報酬をもとに学習します。

学習方法 学習の考え方
教師あり学習 正解ラベルをもとに学習する
教師なし学習 正解なしでパターンを見つける
強化学習 報酬をもとに行動を改善する

強化学習も、教師あり学習・教師なし学習と同じく、学習方法の分類です。

なぜ混同しやすい?

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機械学習、ディープラーニング、教師あり学習、教師なし学習は、すべてAIの学習に関係する言葉です。

そのため、同じグループの用語のように見えます。

しかし、実際には見ている軸が違います。

用語 見ている軸
機械学習 AIの技術・仕組み
ディープラーニング 機械学習の中の技術
教師あり学習 学習方法
教師なし学習 学習方法
強化学習 学習方法

混同しそうなときは、技術の分類なのか、学習方法なのか で分けて考えると整理しやすくなります。

G検定ではどう問われる?

G検定では、単純に用語の意味を問うだけでなく、関係性を理解しているかが問われやすいです。

たとえば、次のような形です。

問われやすい内容 押さえるポイント
機械学習とディープラーニングの関係 ディープラーニングは機械学習の一種
教師あり学習の特徴 正解ラベル付きデータを使う
教師なし学習の特徴 正解ラベルなしでパターンを見つける
強化学習の特徴 報酬をもとに行動を改善する
特徴量設計 機械学習とディープラーニングの違いとして重要

特に、教師なし学習=ディープラーニングのように、軸の違う言葉を同じものとして覚えないように注意が必要です。

まとめ

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機械学習とディープラーニングは、AIの技術や仕組みを整理するための分類です。

ディープラーニングは機械学習の一種であり、完全に別の技術ではありません。

一方、教師あり学習・教師なし学習・強化学習は、どのようなデータや報酬を使って学習するかという学習方法の分類です。

最後に整理すると、次のようになります。

用語 一言でいうと
機械学習 データからパターンを学習する手法
ディープラーニング 多層のニューラルネットワークを使う機械学習の一種
教師あり学習 正解ラベル付きデータで学習する方法
教師なし学習 正解ラベルなしでパターンを見つける方法
強化学習 報酬をもとに行動を改善する方法

G検定では、用語を単独で覚えるだけでなく、技術の分類学習方法の分類 を分けて理解しておくことが大切です。

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