AI・機械学習
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AIは今最もアツいテーマ!機械学習の3分類と評価指標を押さえよう!
AI・機械学習
簡単にいうと
AIは今最もアツいテーマ!機械学習の3分類と評価指標を押さえよう!
① AI概要、機械学習の3分類
AI(Artificial Intelligence:人工知能)は、人間の知的活動をコンピュータで実現する技術の総称です。その中核技術が機械学習(Machine Learning)で、データからパターンを学習して予測や判断を行います。
機械学習は学習方法により大きく3つに分類されます。
| 分類 | 学習データ | 手法例 | 用途例 |
|---|---|---|---|
| 教師あり学習 | 正解ラベル付きデータ | 回帰(数値予測)、分類(カテゴリ判定) | 売上予測、スパムメール判定 |
| 教師なし学習 | ラベルなしデータ | クラスタリング(グループ化) | 顧客セグメンテーション |
| 強化学習 | 報酬信号 | 最適行動の学習 | ゲームAI、ロボット制御 |
教師あり学習はさらに回帰(連続値を予測:売上額、気温など)と分類(カテゴリを予測:正常/異常、犬/猫など)に分かれます。
② 深層学習(ニューラルネットワーク、活性化関数)
深層学習(Deep Learning)は、ニューラルネットワークの層を深くした機械学習の一手法です。
ニューラルネットワークは、人間の脳の神経細胞(ニューロン)の仕組みを模した数学モデルで、入力層・中間層(隠れ層)・出力層から構成されます。中間層が多数(深く)なったものが「深層」学習です。
各ニューロンでは入力値に重みをかけて合計し、活性化関数を通して出力値を決定します。活性化関数にはReLU、シグモイド、ソフトマックスなどがあり、非線形な変換を行うことで複雑なパターンの学習を可能にしています。
③ 生成AI関連(モデル崩壊、ハルシネーション、データドリフト)
生成AIの普及に伴い、新しい課題も注目されています。
| 用語 | 意味 |
|---|---|
| モデル崩壊 | AI生成データでAIを学習させ続けると、品質が劣化していく現象 |
| ハルシネーション | AIがもっともらしいが事実でない情報を生成する現象。「幻覚」とも |
| データドリフト | 学習に使ったデータと実際のデータの分布が時間経過でずれていく現象 |
④ 二値分類評価(適合率・再現率・F値)
AIモデルの分類精度を評価する指標として、以下の概念が重要です。
| 指標 | 計算式 | 意味 |
|---|---|---|
| 適合率(Precision) | TP / (TP + FP) | 「陽性と予測したもの」のうち実際に陽性だった割合。精度 |
| 再現率(Recall) | TP / (TP + FN) | 「実際に陽性のもの」のうち正しく陽性と予測できた割合。網羅性 |
| F値(F1スコア) | 2×適合率×再現率 / (適合率+再現率) | 適合率と再現率の調和平均。バランス指標 |
ここで TP=真陽性、FP=偽陽性、FN=偽陰性です。適合率は「予測の正確さ」、再現率は「取りこぼしの少なさ」を示します。
具体例
適合率と再現率の違いを、スパムメールフィルタで考えてみましょう。
1000通のメールのうち、実際のスパムは100通あるとします。AIフィルタが120通を「スパム」と判定し、その中に実際のスパムが90通含まれていました。
適合率 = 90 / 120 = 75%
→ スパムと判定したメールのうち、本当にスパムだった割合。25%は誤って正常なメールをスパム扱いしてしまいました。
再現率 = 90 / 100 = 90%
→ 実際のスパム100通のうち、正しくスパムと検出できた割合。10通のスパムを見逃してしまいました。
メール用途では「大切なメールをスパム扱いしない」ことが重要なので適合率を重視、セキュリティ用途では「脅威を見逃さない」ことが重要なので再現率を重視、というようにケースによって重視する指標が変わります。

AI・機械学習の分類
試験のポイント
- ・要は「教師あり=正解ラベル付き(回帰・分類)、教師なし=ラベルなし(クラスタリング)、強化学習=報酬で学習
- ・適合率=精度、再現率=網羅性」
- ・TP/FP/FN を使った計算問題にも対応できるようにしておく
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