【G検定対策】ディープラーニングの概要まとめ|ニューラルネットワーク・学習の流れ・過学習をつなげて理解する

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ディープラーニングは、G検定でも特に重要な分野です。

ただし、ニューラルネットワーク、重み、損失関数、勾配降下法、誤差逆伝播法、過学習など、関連する用語が多いため、1つずつ暗記しようとすると混乱しやすくなります。

大切なのは、用語をバラバラに覚えることではなく、「AIが予測し、間違いを測り、重みを修正し、未知のデータにも対応できるようにする」という流れで整理することです。

この記事では、ディープラーニングの概要を、個別記事へのつながりも含めて整理します。

ディープラーニングの概要とは?

ディープラーニングは、ニューラルネットワークを多層にした仕組みを使って、データの特徴を自動的に学習する方法です。

機械学習では、人間が特徴量を考える場面もありますが、ディープラーニングでは、画像・文章・音声などのデータから、AIが段階的に特徴を取り出していきます。

まずは、機械学習とディープラーニングの関係を押さえておくと理解しやすくなります。

ざっくり整理すると、ディープラーニングの学習は次のような流れです。

つまり、ディープラーニングは「深いニューラルネットワーク」だけでなく、予測・間違い・修正・汎化の流れで理解する分野 と考えると整理しやすくなります。

この記事の位置

G検定の得点率で表示される分野は8分野です。その8分野の3番目の分野のまとめ記事がこの記事です。そして、さらに詳細な記事へとつながります。

イメージ図で表すと次の図になります。

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【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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ニューラルネットワークは何をしている?

ニューラルネットワークは、入力されたデータをもとに予測を行う仕組みです。

たとえば画像認識であれば、画像の中にある線や形、模様などの特徴を段階的に処理し、最終的に「これは犬」、「これは猫」のような予測につなげます。

ニューラルネットワークの基本は、次の流れで整理できます。

データを入力する
重みを使って計算する
活性化関数で出力を変換する
予測結果を出す

また、ニューラルネットワークで重要になる「重み」は、AIがどの情報をどれくらい重要視するかを決める値です。

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ニューラルネットワークそのものの仕組みを詳しく確認したい方は、こちらの記事で整理しています。

【G検定対策】ニューラルネットワークとは?
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重みの考え方を先に押さえておくと、損失関数や勾配降下法も理解しやすくなります。

【G検定対策】重みとは?|AIが「どこを重要視するか?」を決める仕組みをわかりやすく整理
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ディープラーニングの学習の流れ

ディープラーニングの学習は、単にデータをたくさん入れるだけではありません。

予測して、間違いを測り、その間違いが小さくなるように重みを更新していきます。

予測する
間違いを測る
原因をたどる
重みを更新する
もう一度予測する

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過学習と汎化を整理する

ディープラーニングでは、モデルが複雑になるほど、学習データに合わせすぎることがあります。

これが過学習です。

過学習が起きると、学習データにはよく当たるのに、未知のデータではうまく予測できなくなります。

G検定では、過学習そのものだけでなく、過学習を防ぐ工夫もセットで問われやすいです。

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代表的なモデルを整理する

ディープラーニングでは、扱うデータや目的によって代表的なモデルが登場します。

G検定では、特にCNN・RNN・Transformerの違いが重要です。

CNN・RNN・Transformerは、名前だけを暗記するよりも、何のデータが得意か で整理すると理解しやすくなります。

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どの記事から読むと理解しやすい?

ディープラーニングの概要は、細かい用語から入るよりも、学習の流れに沿って読むと理解しやすくなります。

おすすめの順番は次の通りです(内部リンクになっています)。

G検定ではどう問われる?

G検定では、ディープラーニングの概要は、用語単体ではなく、用語同士の関係として問われやすいです。

特に、次のポイントを押さえておくと整理しやすくなります。

特に混同しやすいのは、次の組み合わせです。

損失関数
評価指標
勾配降下法
誤差逆伝播法
学習率
勾配
過学習
未学習
正則化
ドロップアウト

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理解型の問題で確認したい方は、以下の記事も参考になります。

まとめ

ディープラーニングは、ニューラルネットワークを使って、データから特徴を学習する方法です。

用語は多く見えますが、次の流れで整理すると理解しやすくなります。

データを入力する
ニューラルネットワークが予測する
損失関数で間違いを測る
誤差逆伝播法で原因をたどる
勾配降下法で重みを更新する
過学習を防ぎながら汎化を目指す

G検定では、ディープラーニングを細かい用語の暗記だけで覚えるのではなく、学習の流れ、過学習対策、代表モデルとのつながりで理解しておくことが大切です。

この概要を押さえたうえで、要素技術まとめ、応用例まとめ、重要用語まとめ、理解型予想問題へ進むと、ディープラーニング分野全体を整理しやすくなります。

ディープラーニングの関連用語や問題形式でも確認したい方は、以下の記事もあわせてご覧ください。

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重要用語・混同しやすい用語チェックシート

G検定で重要な用語をチェックシートとしてまとめました。

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このブログの運営者です。文系出身です。SEO検定1級、ウェブマスター検定1級を取得しました。ブログ運営には「AIの活用は必須」と思いG検定を取得しました。G検定は簡単といわれがちですが1回目は不合格でした。その失敗経験を元に、これから受験する方の助けになればとできるだけわかりやすくG検定対策は解説しています。間違い等あればご指摘いただければ幸いです。
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