機械学習モデル

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ラッソ回帰:スパースな解への道

ラッソ回帰は、統計学や機械学習の分野で、予測を行うための手法である回帰分析の一つです。たくさんのデータの中から、ある値と別の値の関係性を見つけ出し、その関係を使ってまだわからない値を予測するために使われます。例えば、過去の気温とアイスクリームの売上のデータから、今後の気温に基づいてアイスクリームの売上を予測するといった具合です。 ラッソ回帰は、基本的な回帰分析である線形回帰に、正則化という考え方を加えたものです。線形回帰は、予測に使う値と予測したい値の関係を直線で表そうとします。しかし、あまりに複雑な直線を引こうとすると、過去のデータに過剰に適合してしまい、未来のデータに対する予測精度が落ちてしまうことがあります。これが過学習と呼ばれる現象です。ラッソ回帰では、正則化によってこの過学習を防ぎます。 ラッソ回帰で使われる正則化は、L1正則化と呼ばれ、予測に使う値に対応するパラメータの絶対値の合計を小さくするように調整されます。直線を表す式において、それぞれの値にどれだけの重みを与えるかを決めるのがパラメータです。L1正則化によって、重要でない値に対応するパラメータはゼロになり、結果としてその値は予測に使われなくなります。これは、たくさんの値の中から本当に予測に役立つ値だけを選び出す効果があり、モデルをよりシンプルで解釈しやすくします。 このように、ラッソ回帰は過学習を防ぎつつ、予測に重要な値だけを選び出すことで、精度の高い予測モデルを作ることができます。そのため、様々な分野で活用されています。
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適合率:予測精度を測る指標

機械学習の分野では、予測モデルの良し悪しを測る物差しがいくつかあります。その中で、『適合率』という尺度は、モデルの正確さを測る重要な指標の一つです。具体的に言うと、ある事柄を『そうだ』と予測した中で、実際に『そうだ』であったものの割合を示すのが適合率です。 例として、迷惑メールのフィルターを考えてみましょう。日々届くメールの山の中から、迷惑メールを自動で見分けてくれる便利な機能です。このフィルターが、迷惑メールだと判断したメールの中に、本当に迷惑メールが含まれている割合が、まさに適合率に当たります。迷惑メールではない普通のメールを、間違って迷惑メールだと判断してしまう、いわゆる『誤り』が少ないほど、適合率は高くなります。 別の例として、病気の診断を考えてみましょう。ある病気の検査で「陽性」と判定された人のうち、実際にその病気を患っている人の割合が適合率です。つまり、本当に病気の人を正しく診断できた割合を示しています。検査で「陰性」と判定されたにも関わらず、実際には病気を患っている「偽陰性」は、適合率には影響しません。適合率はあくまでも「陽性」と判定された人のみに焦点を当てています。 適合率は、0から1の間の値で表されます。1に近いほど正確な予測であることを示し、逆に0に近いと予測の精度は低いと言えます。例えば、適合率が0.9の場合、予測が当たっている割合は9割です。0.5の場合は、半分の予測しか当たっていないことになります。このように、適合率はモデルの性能を評価する上で、非常に重要な役割を果たしています。
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単純パーセプトロン入門

単純パーセプトロンは、人間の脳の神経細胞であるニューロンの働きをまねた、基本的な計算の模型です。まるで生き物の神経細胞のように、たくさんの入力信号を受け取り、それぞれの信号に重みをつけて、最後に一つの出力信号を作ります。これは、人間の脳が様々な情報を処理して、一つの判断を下す過程とよく似ています。 具体的には、複数の入力信号がそれぞれ異なる重みを持つ接続でパーセプトロンに送られます。これらの入力信号と重みの積の合計が、パーセプトロン内部である値と比較されます。この値のことをしきい値といいます。もし、合計がしきい値よりも大きければ、パーセプトロンは「1」を出力し、小さければ「0」を出力します。この出力は、まるで脳のニューロンが発火するかしないかを表しているようです。 パーセプトロンの学習とは、この重みを調整する過程を指します。適切な重みを見つけることで、パーセプトロンは入力データに対して正しい出力を返すことができるようになります。例えば、猫と犬の画像を見分けるパーセプトロンを考えると、学習を通して「耳の形」や「鼻の形」など、猫と犬を区別する特徴に大きな重みがつけられます。 単純パーセプトロンは、線形分離可能な問題、つまり、直線や平面で綺麗に区切ることができる問題を解くことができます。しかし、線形分離不可能な問題、例えば、排他的論理和のような複雑な問題は解くことができません。それでも、単純パーセプトロンは、より複雑なニューラルネットワークの基礎となる重要な概念であり、人工知能の発展に大きく貢献しました。このシンプルな仕組みが、様々な情報を処理し、複雑な判断を下す人工知能の土台となっているのです。
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データ正規化と重みの初期化

機械学習のモデルを鍛える際、データの整え方、特に正規化は欠かせない準備作業です。様々な種類の情報を扱う際、例えば賃貸物件の家賃を予想する場面で、部屋の広さと築年数のように単位が異なる情報が含まれると、そのままではモデルがうまく学習できません。広さは数百、築年数は数十といったように数値の範囲が大きく異なると、モデルは広さばかりに注目してしまい、築年数の影響を見落としてしまうことがあります。 正規化はこの問題を解決するために、全ての情報を一定の範囲、例えば0から1の間に調整する手法です。情報を数値で表す際、もとの数値がどんなに大きくても小さくても、0から1の間に収まるように変換します。これにより、それぞれの情報が同じように扱われ、モデルの学習精度が向上します。賃貸物件の例で考えると、広さと築年数をどちらも0から1の範囲に変換することで、モデルは両方の情報をバランス良く見て、より正確な家賃を予想できるようになります。 正規化には様々な方法があり、例えば最小値を0、最大値を1とする方法や、平均を0、標準偏差を1とする方法などがあります。どの方法を選ぶかは、扱うデータの特性やモデルの種類によって異なります。適切な正規化を行うことで、モデルはデータの持つ本当の関係性を捉えやすくなります。 正規化は、まるで異なる言葉を共通語に翻訳するような役割を果たします。様々な単位や範囲を持つ情報を、モデルが理解しやすい共通の尺度に揃えることで、よりスムーズな学習を可能にし、最終的には精度の高い予測へと繋げます。つまり、正規化はモデルがデータの真価を見抜くための重要な下準備と言えるでしょう。
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単純パーセプトロン入門

単純パーセプトロンは、人工知能の分野で機械学習の基礎となるものです。これは、人間の脳の神経細胞であるニューロンの働きをまねた模型で、複数の入力信号を受け取り、それぞれの信号に固有の重みを掛け合わせて合計し、その合計値に基づいて出力を生成します。 それぞれの入力信号には、その信号の重要度を表す重みが割り当てられています。これらの重みと入力信号の積をすべて合計し、その合計値がある決められたしきい値を超えた場合、パーセプトロンは1を出力します。逆に、しきい値を超えない場合は0を出力します。これは、生物のニューロンが他のニューロンから信号を受け取り、一定以上の刺激を受けると発火する仕組みに似ています。パーセプトロンは、学習を通じてこれらの重みを調整し、より正確な出力を生成できるように学習していきます。 単純パーセプトロンは、線形分離可能な問題、つまり、直線または平面によって異なる種類に分類できる問題を学習できます。例えば、リンゴとオレンジを大きさや色といった特徴に基づいて分類するといった作業に利用できます。リンゴとオレンジを分類する場合、大きさや色といった特徴が入力信号となり、それぞれの入力信号に対応する重みが設定されます。学習を通じて、これらの重みは調整され、リンゴとオレンジをより正確に分類できるようになります。具体的には、リンゴの特徴に対応する重みは大きく、オレンジの特徴に対応する重みは小さくなるように調整されます。 しかし、単純パーセプトロンは線形分離不可能な問題、つまり、直線または平面で分類できない問題を学習することはできません。例えば、排他的論理和(XOR)のような問題は単純パーセプトロンでは解けません。このような複雑な問題を解くためには、多層パーセプトロンなど、より複雑なネットワーク構造が必要となります。単純パーセプトロンは、線形分離可能な問題を解くための基礎的なモデルであり、より高度な機械学習手法の理解にも役立ちます。
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損失関数:機械学習の心臓部

機械学習は、与えられた情報から規則性を見つけ出し、それを元にまだ知らない情報について予測する技術です。この学習の過程で、作り出した予測モデルの良し悪しを評価するために、損失関数というものが使われます。損失関数は、モデルが予測した値と、実際の値との間のずれを数値で表すものです。このずれが小さければ小さいほど、モデルの予測が正確であることを意味します。 例えて言うなら、弓矢で的を狙うことを考えてみましょう。的の中心に近いほど、予測が正確で、損失は小さくなります。逆に、中心から遠いほど、予測が不正確で、損失は大きくなります。損失関数は、矢が中心からどれくらい離れているかを測る役割を果たします。 機械学習の目的は、この損失関数の値を可能な限り小さくすることです。言い換えれば、矢を出来るだけ的の中心に近づけるように、モデルを調整していくということです。この調整は、モデル内部の様々な設定値(パラメータ)を少しずつ変えることで行われます。 損失関数の値を最小にする最適なパラメータを見つけることで、最も精度の高い予測を実現できるモデルを作ることができます。損失関数の種類は様々で、予測するものの種類や性質によって適切なものが異なります。例えば、回帰問題によく用いられる二乗誤差や、分類問題によく用いられる交差エントロピーなどがあります。それぞれの特性を理解し、適切な損失関数を用いることが、精度の高い機械学習モデルを構築する上で重要です。
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説明可能なAIとその重要性

近頃、様々な場所で人工知能という言葉を見聞きするようになりました。人工知能は、多くの分野でめざましい成果を上げていますが、その判断の過程が複雑で分かりにくいという問題を抱えています。なぜそのような結果になったのか、理由が分からなければ、安心して利用することは難しいでしょう。そこで注目を集めているのが、説明可能な人工知能、つまり判断の理由を人間が理解できる形で説明できる人工知能です。 従来の人工知能は、大量のデータから規則性を学び、高い精度で予測することができます。しかし、その学習の過程はブラックボックス化されていて、人間には理解しづらいものでした。例えるなら、熟練の職人さんが長年の経験から培った勘で素晴らしい作品を作るようなものです。作品は素晴らしいけれども、なぜそうしたのか、他の人には分かりません。説明可能な人工知能は、このブラックボックスを解き明かし、人工知能の判断の根拠を明確にすることで、人間と人工知能の協力を促し、人工知能への信頼を高めることを目指しています。 例えば、医療診断を支援する人工知能を考えてみましょう。もし、ある病気を診断した理由が医師に理解できれば、診断の正しさを確認し、より適切な治療方針を決めることができます。また、融資の審査を行う人工知能であれば、融資を承認または却下した理由が分かれば、顧客への説明責任を果たすことができます。さらに、自動運転技術においても、車が特定の行動をとった理由を理解することは、安全性向上に不可欠です。このように、説明可能な人工知能は、人工知能を社会で広く活用していく上で重要な役割を担うと期待されています。人間が人工知能の判断を理解し、信頼できるようになることで、様々な分野での応用がさらに広がっていくでしょう。
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線形回帰:データの直線近似

線形回帰とは、観測されたデータの間に潜む関係性を直線で表そうとする統計的な手法です。 多くの場合、複雑な現象を理解するために、まず最も単純な形である直線で近似を試みます。線形回帰も、その第一歩として用いられる基本的な手法です。 具体的には、集めたデータが平面上に散らばっている様子を想像してみてください。線形回帰では、これらのデータに最もよく合う直線を見つけ出します。この直線は、「目的変数」と呼ぶある値を、「説明変数」と呼ぶ別の値で説明するための関係式となります。関係式は、中学校で習う一次関数と同じく、y = ax + b という形で表されます。 ここで、y は目的変数、x は説明変数を指します。a は直線の傾き、b は切片と呼ばれ、これらの値を調整することで、データに最もよく合う直線が決定されます。例えば、気温の変化によってアイスクリームの売上がどう変わるかを調べたいとします。この場合、気温を説明変数 x 、アイスクリームの売上を目的変数 y と設定します。そして、線形回帰を用いて気温と売上のデータに直線を当てはめることで、気温の上昇が売上にどれくらい影響を与えるかを調べることができます。傾き a が正の値であれば、気温が上がると売上も増えるという関係になり、負の値であれば、気温が上がると売上は減るという関係になります。 線形回帰は、その単純さゆえに理解しやすく、計算も比較的容易であることから、様々な分野で広く活用されています。例えば、経済学では需要と供給の関係を分析したり、医療分野では薬の投与量と効果の関係を調べたり、マーケティングでは広告費と売上の関係を分析する際に利用されます。線形回帰は、データ分析の出発点となる重要な手法であり、データの背後に隠された法則性を見つけるための強力な道具となります。
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生成モデル:データ生成の仕組み

生成モデルとは、与えられたデータがどのように作られたのか、その仕組みを学び、真似ることを目的とした機械学習の手法です。私たちが普段見ている写真や文章、音楽といったデータは、それぞれ異なる作り方を持っていると考えられます。例えば、写真は光の当たり方や構図、被写体によって変化し、文章は言葉の選び方や文法によって構成され、音楽は音の高さやリズム、楽器によって奏でられます。生成モデルは、これらのデータに共通する、隠れた生成の仕組みを確率という形で捉え、データの背後にあるルールを明らかにしようとします。 具体例として、多くの猫の写真を生成モデルに学習させたとしましょう。生成モデルは、学習を通して、猫の見た目や模様、形といった特徴を確率分布という形で学び取ります。そして、学習した確率分布に基づいて、実在する猫の写真と似た新しい猫の写真を作り出すことができます。これは、まるで画家が猫の絵を描くように、モデルが猫の写真を生み出すことを意味します。このように、生成モデルはデータの生成過程を学ぶことで、既存のデータに似た新しいデータを作り出すことが可能になります。 この技術は、様々な分野で応用が期待されています。例えば、実在しない人物の顔画像を生成することで、個人のプライバシーを守りつつ、人工知能の顔認識技術の開発に役立てることができます。また、新しい薬の分子構造を生成することで、新薬開発の効率を高めることも期待されています。さらに、芸術分野では、新しい絵画や音楽を生み出すことで、創造的な表現の可能性を広げることが期待されています。このように、生成モデルはデータの生成過程を学ぶことで、様々な分野で革新的な変化をもたらす可能性を秘めています。
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推定:データの背後にある真実を探る

推定とは、既に学習を終えた計算模型を使って、未知の情報の予測を行うことです。 これは、過去の情報から規則性や繋がりを学び、それを基にまだ知らない情報を予想する作業と言えます。 例えば、過去の販売記録から将来の販売数を予想したり、顧客の買い物記録から好みそうな商品を勧めるといった場面で、推定は大切な働きをしています。 推定の過程を詳しく見てみましょう。まず、過去のデータを集めて、計算模型に学習させます。この学習過程では、データの中に潜む規則性やパターンを模型が見つけ出すように調整していきます。例えば、気温が上がるとアイスクリームの販売数も増えるといった関係性を、データから学習させるのです。学習が完了すると、その計算模型は未知のデータに対しても予測を行うことができるようになります。例えば、明日の気温が分かれば、学習した関係性を用いて明日のアイスクリームの販売数を予測することができるのです。 推定は、まるで名探偵がわずかな手がかりから犯人を推理するような作業と言えるでしょう。 多くの情報の中から重要な手がかりを選び出し、論理的に考えて結論を導き出す必要があるからです。ただし、推定は必ずしも正確な答えを導き出すとは限りません。学習に用いたデータの質や量、計算模型の種類などによって、予測の精度は大きく左右されます。 過去のデータには限界があり、未来は常に予測通りに進むとは限らないからです。 推定は、あくまでも過去の情報に基づいた予測であり、その結果には常に不確実性が伴うことを忘れてはなりません。 それでも、推定は私たちの生活の中で様々な場面で活用されています。天気予報、株価予測、医療診断など、推定は私たちの意思決定を支える重要な情報源となっています。 推定結果を鵜呑みにするのではなく、その背後にある考え方や限界を理解した上で活用することが大切です。
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データ分析の鍵、特徴量とは

私たちは物事を調べるとき、様々な側面から見て判断します。データ分析も同じで、分析対象をよく知るために、様々な角度から数値で捉える必要があります。この数値化されたものが特徴量と呼ばれます。 たとえば、りんごの良し悪しを判断する場合を考えてみましょう。りんごを選ぶ際、私たちは大きさ、色、甘さなどを基準に選びます。これらの基準がまさに特徴量となるのです。大きさを測るには重さを数値化し、色の濃さを数値化し、糖度計で甘さを数値化します。このように、具体的な数値で表すことで、データとして分析できるようになります。 特徴量は、データ分析の土台となる重要な要素です。家の土台がしっかりしていないと家が崩れてしまうように、特徴量の質が分析結果の良し悪しを大きく左右します。分析の目的に合った適切な特徴量を選ぶこと、そして分析しやすいように数値化することが重要です。たとえば、りんごの美味しさを分析したいのに、重さだけを特徴量として用いても、精度の高い分析はできません。美味しさを決める要素には、甘さや香り、食感なども含まれるからです。これらの要素も数値化することで、より正確な分析が可能になります。 また、同じ「色」を特徴量とする場合でも、色の名前をそのまま使うのではなく、「赤色の濃さ」や「緑色の濃さ」といったように、分析の目的に合わせて数値化の方法を工夫する必要があります。適切な特徴量を選び、上手に数値化することで、より深く分析し、より良い結果を得ることができるのです。
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データの鍵、特徴量とは?

近頃では、多くの情報がデータとして存在しています。この膨大なデータから、私たちにとって価値ある知識を見つけるためには、データを詳しく調べ、意味を理解する作業が欠かせません。このデータ分析という作業の中で、『特徴量』は非常に重要な役割を担っています。 特徴量とは、データの特徴を数字で表したものです。データ一つ一つが持つ性質を、数字という形で表現することで、データ同士を比べたり、整理したりすることが容易になります。例えば、果物屋のりんごを思い浮かべてみましょう。りんごの色は赤、黄色、緑など様々です。大きさは大小様々、重さも軽かったり重かったりします。甘さも、りんごによって違います。これらの色、大きさ、重さ、甘さなどが、りんごの特徴量となります。 これらの特徴量を数字で表すことで、りんごの良し悪しを客観的に判断できます。例えば、甘さを数値化すれば、どのりんごが最も甘いかを簡単に知ることができます。また、大きさや重さを数値化することで、りんごの種類を見分けることもできるでしょう。 データ分析を行う際には、どの特徴量を選ぶかが非常に重要です。例えば、りんごの産地や収穫時期も特徴量として考えられますが、りんごの品質を評価するためには、必ずしも必要ではありません。目的に合わせて適切な特徴量を選ぶことで、より効果的なデータ分析が可能になります。 近年注目されている機械学習という技術においても、特徴量は重要な役割を担います。機械学習は、大量のデータから自動的に学習する技術ですが、学習の質は特徴量の質に大きく左右されます。適切な特徴量を選ぶことで、機械がより正確に学習し、より精度の高い予測を行うことができるようになります。つまり、特徴量はデータ分析の土台であり、データの価値を高めるための重要な鍵と言えるでしょう。
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蒸気量予測で省エネを実現

蒸気は、様々な産業分野で必要不可欠な動力源であり、熱源でもあります。まるで縁の下の力持ちのように、工場の生産活動を支えています。食品工場では、加熱調理や殺菌に、製紙工場では、パルプの乾燥や紙の加工に、化学工場では、化学反応の促進や原料の加熱にと、実に様々な工程で蒸気が活躍しています。 蒸気が選ばれる理由は、その扱いやすさと安全性にあります。水を加熱するだけで簡単に生成でき、配管を通じて様々な場所に供給できます。また、電気やガスと比べて、爆発や火災の危険性が低いことも大きな利点です。安定した蒸気供給は、工場の生産活動を持続的に行う上で欠かせません。もし蒸気供給が停止してしまうと、生産ラインが止まり、製品の出荷に遅れが生じるなど、甚大な影響が生じてしまう可能性があります。 しかし、蒸気を作り出すには、少なからずエネルギーが必要です。ボイラーで水を沸騰させるために、燃料を燃焼させる必要があり、これはコストに直結します。また、燃料の燃焼は、二酸化炭素の排出につながり、地球環境への負荷も無視できません。そのため、蒸気を効率的に利用することは、企業にとって経済面でも環境面でも重要な課題となっています。 蒸気の使用量を最適化するためには、まず、現状の蒸気の使用状況を正確に把握する必要があります。どの工程でどれだけの蒸気が使われているのか、無駄な蒸気使用はないか、などを細かく分析することで、改善点が見えてきます。例えば、配管の保温を強化することで、熱の損失を減らし、蒸気の使用量を削減できるかもしれません。また、最新の制御技術を導入することで、必要な時に必要な量の蒸気を供給し、無駄を省くことも可能です。 蒸気の効率的な利用は、単なるコスト削減にとどまらず、企業の持続可能性を高めることにも繋がります。地球環境への負荷を低減することは、企業の社会的責任を果たす上で、ますます重要になっています。より精度の高い蒸気量の予測技術や、省エネルギー型の蒸気発生装置の導入など、技術革新も進んでいます。これらの技術を活用することで、更なる効率化と環境負荷低減が可能になるでしょう。
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機械学習の自動化:AutoML入門

機械学習とは、コンピュータに大量の情報を学習させて、そこから規則性やパターンを見つけ出す技術のことです。この技術を使うことで、未来の予測や状況判断を自動的に行うことが可能になります。近年、様々な分野でこの技術が活用され、注目を集めています。例えば、商品の売れ行き予測や病気の診断など、応用範囲は多岐に渡ります。 しかし、機械学習の仕組みを作るのは容易ではありません。専門的な知識や豊富な経験が必要となる複雑な作業です。どのような情報を与えるか、どのように学習させるか、様々な要素を調整する必要があり、高度な技術が求められます。そこで近年注目されているのが、自動機械学習、いわゆる「自動化された機械学習」です。 自動化された機械学習とは、機械学習の仕組み作りを自動化してくれる技術のことです。専門家でなくても、簡単に高性能な仕組みを作れるようにすることを目指しています。これまで、機械学習の専門家は、どの手法を用いるか、どのような設定にするかなど、多くの試行錯誤を繰り返しながら、最適な仕組みを構築していました。この作業は非常に時間と労力を要するものでした。自動化された機械学習を用いることで、この試行錯誤の部分を自動化し、短時間で高性能な仕組みを構築することが可能になります。 これにより、機械学習を使うためのハードルが大幅に下がることが期待されています。これまで機械学習の導入が難しかった分野でも、手軽に利用できるようになるでしょう。例えば、中小企業や地方自治体など、専門家を抱えていない組織でも、独自のデータに基づいた分析や予測が可能になります。また、これまで以上に多くの分野で機械学習が活用されることで、様々な社会問題の解決や新たな価値の創造につながると期待されています。自動化された機械学習は、まさに機械学習の活用を大きく広げ、社会に革新をもたらす可能性を秘めた技術と言えるでしょう。
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隠れマルコフモデル:音声認識の立役者

人間が話す言葉を機械が理解できるようにする技術、音声認識。この技術を支える重要な仕組みの一つとして隠れマルコフモデル、略して隠れマルコフ模型というものがあります。この隠れマルコフ模型は、音声を認識する上で、なくてはならない役割を担っています。 隠れマルコフ模型は、音声を音素と呼ばれる基本的な音の単位に分解します。日本語で言えば、「あいうえお」のような母音や、「かきくけこ」といった子音の組み合わせです。これらの音素は、実際には様々な要因で変化し、同じ音素でも発音に違いが生じることがあります。しかし、隠れマルコフ模型は、音素の並び方や出現する確率を統計的にモデル化することで、これらの変化に対応し、音声を認識します。 例えば、「こんにちは」という言葉を発音する場合を考えてみましょう。この言葉は、「こ」「ん」「に」「ち」「は」という五つの音素に分解できます。隠れマルコフ模型は、これらの音素がどのような順序で、どのくらいの確率で出現するかを学習しています。そのため、「こんいちは」や「こんにちわ」といったように、発音が多少ずれていても、「こんにちは」と認識することができます。 隠れマルコフ模型の優れた点は、その高い精度と柔軟性にあります。様々な言語や、人それぞれ異なる発音にも対応できるため、多くの音声認識システムで利用されています。音声検索や音声入力、音声翻訳など、私たちの生活で利用される様々な場面で、隠れマルコフ模型は、陰ながら活躍しているのです。さらに、雑音が多い環境でも、比較的高い精度で音声を認識できることから、実用性の高い技術として、幅広い分野で活用が期待されています。
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正解率:機械学習モデルの精度を測る

正解率とは、機械学習の出来栄えを測る物差しのひとつで、モデルがどれほど正確に予測できているかを示す数値です。分かりやすく言うと、たくさんのデータの中で、正しく見分けられたデータの割合のことです。たとえば、全部で100個のデータがあったとして、そのうち80個を正しく分類できたなら、正解率は80%になります。 この正解率という尺度は、見た目にも分かりやすく、理解しやすいという長所があります。そのため、機械学習モデルの良し悪しを判断する際の基本的な指標として、広く使われています。まるでテストの点数のように、ぱっと見てどれくらい正解しているかが分かるので、多くの人が利用しています。 しかし、データの偏り、つまり特定の種類のデータばかりが多いといった状況では、正解率だけで判断するのは危険です。たとえば、ある病気の検査で、99%の人が健康で1%の人だけが病気だとします。この場合、常に「健康」と答えるだけの単純なモデルでも、正解率は99%になってしまいます。しかし、このモデルは病気の人を一人も見つけることができないため、役に立たないモデルと言えます。このように、データのバランスが悪い場合は、正解率が高くても、実際には良いモデルとは言えないことがあります。 そのため、正解率だけでなく、他の指標も組み合わせてモデルを評価することが大切です。正解率は、モデルの性能を大まかに把握するには便利ですが、それだけで全てを判断せず、様々な角度から見て、総合的に判断する必要があるのです。
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AUC:機械学習モデルの性能評価

分類する機械の良し悪しを測るために、色々な方法があります。その中で、「AUC」というものが注目されています。これは「えーゆーしー」と読み、「受信者動作特性曲線下の面積」を省略した言葉です。一体どんなものなのでしょうか。 AUCは、主に二つの選択肢から一つを選ぶ問題で、機械の性能を測る時に使われます。例えば、迷惑メールか普通のメールかを見分ける、商品を買うか買わないかを予測する、病気か健康かを判断する、といった具合です。このような問題を二値分類問題と呼びます。 AUCは、この二値分類問題を扱う機械が、どれくらいうまく二つの選択肢を分けられるかを表す数値です。この数値は、0から1までの間の値を取ります。もしAUCが1に近い値であれば、その機械は非常に優秀で、ほとんど間違えることなく二つの選択肢を分類できます。逆に、AUCが0に近い値であれば、その機械はあまり役に立たず、分類の精度は低いと言えます。ちょうど真ん中の0.5であれば、でたらめに選んでいるのと変わりません。 AUCは、「受信者動作特性曲線」と呼ばれるグラフの下の面積で表されます。このグラフは、機械がどれくらい正しく分類できたかを視覚的に示すものです。グラフの面積が大きいほど、つまりAUCの値が大きいほど、機械の性能が高いことを意味します。 AUCは、様々な機械学習の方法を比べる際に、とても便利な道具です。それぞれの機械学習の方法でAUCを計算し、その値を比べることで、どの方法が最も適しているかを判断することができます。そのため、機械学習の分野では、AUCは広く使われている重要な指標なのです。