機械学習とディープラーニングの違いをやさしく解説
G検定の勉強を始めると、最初に直面するのが「人工知能(AI)」「機械学習」「ディープラーニング」という言葉の定義です。これらの関係性と、最大の違いについて図解的に分かりやすく解説します。
3つの関係性は「入れ子構造」
これら3つの言葉は、それぞれ別々に独立したものではなく、以下のように包摂される「入れ子(マトリョーシカ)」の関係にあります。
- 人工知能(AI):最も広い概念。人間の知的な振る舞いを模倣する技術全般を指します(電卓やエアコンの自動調整ルールなども含みます)。
- 機械学習(Machine Learning):AIの中のひとつの手法。人間がルールをすべて教えるのではなく、データからコンピュータ自身がパターンや法則を「学習」する技術です。
- ディープラーニング(Deep Learning):機械学習の中のひとつの手法。人間の脳の神経回路を模した「ニューラルネットワーク」を多層(ディープ)に重ねることで、超複雑な判断を可能にした技術です。
最大の違いは「特徴量の抽出をだれがやるか」
機械学習とディープラーニングを分ける最大の境界線は、データの特徴を分析する際の「特徴量(特徴を数値化したもの)の抽出プロセス」にあります。
例えば、「リンゴ」と「ミカン」の画像を見分けるモデルを作りたいとします。
従来の機械学習の場合
人間(データサイエンティストなど)が、「色は赤かオレンジか?」「表面はつるつるかザラザラか?」「形は円形に近いか?」という『見分け方のポイント(特徴量)』を設計し、コンピュータに教える必要があります。コンピュータは、教えられたポイントに基づいて判別ルールを学習します。
つまり、「人間が特徴量を見つけて、コンピュータにルールを作らせる」のが機械学習です。
ディープラーニングの場合
人間はただ大量のリンゴとミカンの画像をコンピュータに与えるだけです。ディープラーニングは、画像データを多層のニューラルネットワークに通す過程で、「リンゴには茎のような凹みがある」「ミカンには特有のブツブツがある」といった見分け方のポイント自体をコンピュータ自身が自動で発見(抽出)します。
つまり、「特徴量の設計からルールの学習まで、すべてコンピュータが自動で行う」のがディープラーニングです。
ディープラーニングが注目される理由
人間が特徴量を設計していた時代は、人間の想像を超える複雑なデータ(高解像度の画像、人間の声の波形、複雑な言語表現など)を処理することが困難でした。しかし、ディープラーニングの登場によって、「特徴量設計の職人芸」が不要になり、精度が爆発的に向上しました。
この「特徴量の自動抽出」というコンセプトは、G検定の試験でも非常によく出題される重要なエッセンスですので、しっかりと覚えておきましょう!