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機械学習

データ活用で必須!標準化を徹底解説

標準化とは、様々な数値データを使いやすく整えるための大切な作業です。具体的には、たくさんのデータが集まった時、それらの平均値をゼロに、そしてデータのばらつき具合を示す分散を1にすることを指します。 データを標準化することで、異なる単位や規模を持つ複数のデータを比較できるようになります。例えば、身長はセンチメートル、体重はキログラムというように、単位も数値の大きさも異なるデータをそのまま比べるのは難しいです。しかし、標準化をすると、これらのデータを同じ尺度で測れるようになるので、比較が可能になります。 標準化は、機械学習の分野でも重要な役割を果たします。機械学習では、大量のデータを使ってコンピュータに学習させますが、データの単位や規模がバラバラだと、学習の効率が悪くなってしまうことがあります。そこで、データを標準化することで、学習の効率を高め、より正確な結果を得られるようにします。 標準化は、データ分析や機械学習において、データの前処理としてよく使われます。前処理とは、データを分析や学習に適した形に整える作業のことです。生のデータには、欠損値やノイズが含まれている場合がありますが、前処理を行うことで、これらの問題を解消し、より信頼性の高い分析や学習結果を得ることができます。 このように、標準化はデータの性質を揃えることで、様々な分析手法や機械学習モデルを正しく機能させるための重要な土台となります。一見すると単純な変換作業ですが、データ分析や機械学習を行う上で、なくてはならない大切な手順と言えます。
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正規化:データの範囲を揃える

データの扱いを学ぶ上で、正規化は重要な手法の一つです。正規化とは、様々な値を持つデータを一定の範囲、多くの場合は0から1の間に収めるように変換する処理のことを指します。 この処理の利点は、異なる尺度を持つ複数のデータを扱う際に特に顕著になります。例えば、人の特徴を表すデータとして、年齢と年収を考えてみましょう。年齢は0歳から100歳くらいまでの範囲、年収は0円から数億円というように、それぞれが持つ値の範囲、つまり尺度が大きく異なります。もし、これらのデータをそのまま解析に用いると、値の範囲が広い年収のデータが、年齢のデータに比べてより大きな影響を与えてしまう可能性があります。 このような尺度の違いによる影響の偏りを避けるために、正規化を行います。正規化を行うことで、年齢と年収のように尺度の異なるデータを同じ範囲の値に変換することができます。0から1の範囲に変換することで、それぞれの値が全体の中でどのくらいの位置にあるのか、つまり相対的な大きさを示す値に変換されます。例えば、年齢が30歳の人がいたとして、全体の年齢の範囲が0歳から100歳までだとすると、正規化後の値は0.3となります。同様に、年収が500万円で、年収全体の範囲が0円から1億円までだとすると、正規化後の値は0.05となります。このように正規化することで、値の絶対的な大きさではなく、相対的な大きさでデータを比較できるようになります。 正規化によって、全てのデータが同じ尺度で扱えるようになるため、特定のデータが過大な影響を与えることを防ぎ、より正確な分析結果を得ることができるようになります。また、機械学習の分野では、正規化によって学習の効率が向上することも知られています。 このように、正規化はデータ分析や機械学習において、データの尺度を調整し、より良い結果を得るための重要な技術と言えるでしょう。
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データ活用!標準化入門

標準化は、様々な値を持つデータを同じ土俵で比較できるようにする、データ分析の下準備で欠かせない手法です。例えるなら、様々な高さの木や建物、山などを比較したいとき、それぞれ直接比べるのは難しいですよね。そこで、海抜0メートルを基準点として、そこからどれくらい高いかを測れば、どのくらい高いのか低いのかを比べやすくなります。標準化もこれと同じように、データのばらつきを考慮しながら、基準となる値からのずれ具合を数値化することで、比較を容易にします。 具体的には、まずデータ全体を見て、平均値を求めます。これは、データの中心的な値を示すものです。次に、データが平均値からどれくらい離れているか、そのばらつきの程度を示す標準偏差を計算します。標準偏差が大きい場合はデータが広く散らばっていることを、小さい場合はデータが中心に集まっていることを意味します。 そして、個々のデータから平均値を引き、その結果を標準偏差で割ることで標準化された値を算出します。この操作により、データ全体の平均は0に、ばらつきの程度を示す分散は1になります。つまり、標準化されたデータは、平均0、分散1の標準正規分布に従うように変換されます。 このようにして標準化されたデータは、元のデータがどんな単位で測られていても、同じ尺度で比較できるようになります。例えば、テストの点数と身長のように、全く異なる種類のデータを比較することも可能になります。これは、複数の要素を組み合わせて分析する際に非常に役立ちます。標準化は、データ分析において、異なる尺度や単位を持つデータを扱う上で、非常に重要な役割を果たすと言えるでしょう。
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正規化:データの範囲を揃える

情報をうまく扱うために、数値を一定の範囲に整える作業を「正規化」と言います。多くの場合、0から1の範囲に調整します。この作業は、異なる種類や大きさの数値をまとめて扱う際にとても役立ちます。 たとえば、人の身長、体重、年齢を考えてみましょう。これらの数値は、それぞれ単位も違えば、数値の大きさも全く違います。もし、これらの数値をそのまま使って計算などを行うと、身長や体重といった大きな数値が、年齢といった小さな数値よりも結果に大きな影響を与えてしまう可能性があります。これは、ちょうど、大きな声の人と小さな声の人が一緒に話すと、大きな声の人にばかり気を取られてしまうようなものです。 正規化を行うことで、身長、体重、年齢といった異なる種類の数値を、同じくらいの大きさの範囲に変換することができます。たとえば、一番高い人と一番低い人の身長を0と1に対応させ、その間の身長の人は0と1の間の数値に対応させます。体重や年齢についても同様に0から1の範囲に変換します。こうすることで、どの数値も同じくらいの影響力を持つようになり、バランスの取れた計算や分析を行うことができます。 正規化は、数値の最大値と最小値がわかっている場合に特に効果的です。最大値と最小値を使うことで、すべての数値を0から1の範囲にきちんと収めることができます。この方法は、機械学習といった複雑な計算処理を行う際によく用いられます。機械学習では、大量のデータを使ってコンピュータに学習させるため、データのバランスを整える正規化が重要な役割を果たします。 このように、正規化は数値データを扱う上で欠かせない作業の一つであり、様々な分野で広く活用されています。