高次元データ

あるデータの種類を表すのに役立つ手法として、ワンホットベクトルというものがあります。この手法では、０と１の数字だけを使って、データの種類を区別します。具体的には、複数の数字を並べたものをベクトルと呼び、そのベクトルの中でたった一つの数字だけが１で、残りはすべて０となっています。 例えば、りんご、みかん、バナナという三種類の果物を考えてみましょう。この三種類の果物をワンホットベクトルで表す場合、それぞれ異なる位置に１を配置することで区別します。りんごを[1, 0, 0]、みかんを[0, 1, 0]、バナナを[0, 0, 1]と表すわけです。このように、どの種類の果物なのかは、１がどの位置にあるかによって決まります。一番最初の数字が１ならりんご、二番目の数字が１ならみかん、三番目の数字が１ならバナナ、という具合です。 このワンホットベクトルの大きな特徴は、それぞれのベクトルが互いに独立しているという点です。つまり、りんごのベクトルが[1, 0, 0]だからといって、みかんのベクトルが[0, 1, 0]になる、といったような関係は一切ありません。りんご、みかん、バナナはそれぞれ独立した存在として扱われ、それぞれに固有のワンホットベクトルが割り当てられます。これは、りんごがみかんと似ているとか、バナナがりんごに似ているといったような、果物同士の類似性とは全く関係なく表現されるということです。それぞれの果物は、他の果物とは無関係に、独自のベクトルで表されます。このように、ワンホットベクトルを使うことで、データの種類を明確に区別することができ、データの分析などに役立ちます。

向きと大きさという二つの情報を持つ量を、ベクトルと言います。これは、数学や物理学だけでなく、情報処理の分野でも重要な考えです。 例えば、日常生活で物の位置を説明する時を考えてみましょう。「ここから３メートル先」だけでは、どの方向にあるのか分かりません。そこで「ここから北へ３メートル先」のように、方向と距離の両方を伝える必要があります。この「北へ３メートル」という情報が、ベクトルにあたります。距離が大きさ、北という方向が向きの情報にあたります。 物理学では、物の動きを説明する際にベクトルが役立ちます。例えば、ボールを投げた時の速度は、速さと方向の両方で決まります。「秒速５メートル」だけでは、どの向きに飛んでいるのか分かりません。「秒速５メートルで斜め上方向」のように表現することで、ボールの動きを正確に捉えることができます。この「秒速５メートルで斜め上方向」がベクトルの情報です。 情報処理の分野では、複数の数値をまとめてベクトルとして扱います。例えば、商品の売上を扱う場合、様々な商品の売上個数をそれぞれ別々に記録するよりも、一つのベクトルとしてまとめて扱う方が便利です。それぞれの商品の売上個数をベクトルの各要素として表現することで、全体の売上状況を一目で把握したり、商品間の関係性を分析したりすることができます。 また、機械学習でもベクトルは重要な役割を果たします。例えば、画像認識では、画像は色のついた小さな点の集まりで、それぞれの点は数値で表現されます。これらの数値をまとめてベクトルとして扱うことで、機械は画像の特徴を捉え、画像に何が写っているのかを判断することができます。このように、ベクトルは様々な分野で活用され、複雑な情報を分かりやすく表現する上で重要な役割を担っています。