教師あり学習と教師なし学習とは何ですか?

Mathew Farmer
Mathew Farmer
AI ethics consultant and policy advisor. AI伦理顾问兼政策专家。AI倫理コンサルタント、政策顧問。Berater für KI-Ethik und Politik.

はい、承知いたしました。この問題は、日常生活の例で考えると非常に分かりやすいですよ。


教師あり学習 (Supervised Learning):"先生"について学ぶ

子供の頃、どうやって果物の名前を覚えたか想像してみてください。

お母さんがリンゴを手に取り、「見て、この赤くて丸いのは『リンゴ』🍎だよ」と教えてくれました。次にバナナを手に取り、「この黄色くて長いのは『バナナ』🍌だよ」と教えてくれました。

この過程で、「お母さん」が先生であり、あなたに**「物(果物)」「答え(名前)」**を与えてくれました。このようにたくさんの「指差し」練習をすることで、あなたは覚えました。次にリンゴを見たとき、たとえ初めて見る品種であっても、「これはリンゴだ!」と認識できるようになります。

教師あり学習もこれと同じ原理です。

私たちは機械学習に、すでに「答えが付けられた」データを大量に与えます。例えば、何千枚もの画像を与え、あるものは「猫」、あるものは「犬」とラベル付けします。機械はこれらの「画像」と「ラベル」の関係を学習することで、規則性を導き出します。

  • 学習データ:ラベル付きデータ(例:画像 + 「猫」/「犬」のラベル)
  • 学習目標:予測を学ぶこと。新しい画像(ラベルなし)が入力されたとき、それが「猫」なのか「犬」なのかを正確に予測できるようになることです。

日常生活での例:

  • 迷惑メールフィルタリング:あなたが手動で「これは迷惑メールだ」とマークすることは、アルゴリズムにラベル付きデータを提供していることになります。
  • 顔認識:すでに名前が付けられたあなたの写真を使ってモデルを訓練します。
  • 住宅価格予測:家の「面積、場所、築年数」(特徴)とそれに対応する「価格」(ラベル)に基づいて学習します。

教師なし学習 (Unsupervised Learning):自分で「規則性を見つける」

では、別のシナリオを考えてみましょう。

あなたがこれまで一度も果物を見たことがない人だと仮定します。誰かがあなたにリンゴ、バナナ、ミカン、ブドウが入った大きなカゴを渡しましたが、誰もそれらがそれぞれ何という名前か教えてくれません

あなたはどうしますか?おそらく自分で考え、いくつかの特徴に基づいて分類するでしょう。

「うーん…この赤くて丸いのは一まとめにしよう。あの黄色くて細長いのは別の山に。この紫色の、房になっているのはまた別の山にしよう。」

あなたはそれらの名前を知らなくても、自分でデータの中に規則性や構造を発見し、似たものをまとめました。

教師なし学習もこれと同じ原理です。

私たちは機械に大量のデータだけを与え、何の「答え」や「ラベル」も与えません。機械は自分で考えて、データの中に隠されたパターンやグループを発見する必要があります。

  • 学習データ:ラベルなしデータ(例:大量のユーザーの購入履歴)
  • 学習目標:構造を発見すること。例えば、行動が似ているユーザーを自動的に異なるグループに分類することです。

日常生活での例:

  • ユーザーセグメンテーション:ECサイトがユーザーの購入履歴や閲覧行動に基づいて、「高消費ポテンシャル層」「価格敏感層」「セール好き」などの異なるグループに自動的に分類し、的確なマーケティングを行うためです。
  • ニュースアグリゲーション:ニュースアプリが、同じ出来事を報じる異なるニュース記事を自動的にまとめて表示します。
  • 異常検知:大量の取引データの中から、通常のパターンに合致しない「不審な取引」を自動的に発見します。

一言でまとめると

  • 教師あり学習:機械に模範解答付きの練習帳(データ+ラベル)を与え、予測を学ばせる。
  • 教師なし学習:機械に整理されていない資料(データのみ)を与え、自分でその中の分類や規則性を発見させる。