【Python】機械学習とは?機械学習の概要を解説

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本記事では、機械学習とは何か、その基本的な仕組みや種類、具体的な応用例について、初心者でも理解しやすいようにわかりやすく解説します。これを読めば、機械学習の基礎がしっかり身につき、今後の技術の発展についても興味を持てるようになるでしょう。

目次

機械学習とは

機械学習(Machine Learning)は、コンピュータがデータから予測や意思決定を行う技術です。

機械学習には、大きく分けて3つの種類があります。

  1. 教師あり学習
  2. 教師なし学習
  3. 強化学習

1. 教師あり学習

教師あり学習は、正解ラベルついたデータを用いて学習を行います。

例えば、家の広さ、立地に基づいて価格を予測します。

過去のデータから価格が正解ラベルとして与えられているので、その正解ラベルから価格を予測します。

2. 教師なし学習

教師なし学習とは、正解ラベルを持たないデータを用いて学習を行います。

例えば、ECサイトなどのレコメンドシステムが教師なし学習にあたります。

正解があるわけではないが、商品を分類し、購入商品に対し、関連製品を紹介しています。

3. 強化学習

強化学習は、エージェント(学習者)が環境とその相互作用を通じて最適な行動を学習する手法です。

エージェントは行動に対し、報酬やペナルティを受取ります。

より報酬を得られるように行動するように学習していきます。

例えば、チェスや囲碁など繰り返しプレイするゲームなどで用いられます。

AIとの違い

最近では、生成AIなど”AI”という言葉を耳にしますが、”AI”と”機械学習”の違いは何なのでしょうか。

ディープラーニングを含めて関係を整理すると、以下の図のようになります。

“AI”に”機械学習”が含まれ、その”機械学習”に”ディープラーニング”が含まれるイメージです。

機械学習のプロセス

実際に機械学習がどのようなプロセスで実施するのかを簡単に紹介します。

機械学習は以下のプロセスで実施します。

STEP
データ収集

機械学習に必要なデータを収集

STEP
データ前処理

欠損データや外れ値を処理

STEP
モデルの選択

データの特性に応じて機械学習アルゴリズムを選択 代表的はアルゴリズムは、線形回帰、決定木など

STEP
モデル訓練

選択したモデルに訓練データを与え、学習

STEP
モデル評価

学習したモデルが期待通りに機能するかを評価指標を用いて評価

STEP
予測

最後に学習したモデルを用いて、実際のデータ(テストデータ)に対し、予測を実施

まとめ

機械学習について、概要を紹介しました。

概要を理解しておくことで、今後の学習効率を上げてくれます。

概要を頭に入れてだけで、情報がすんなり入ってくるようになります。

ぜひ今回説明した機械学習の概要を丁寧に理解していただければと思います。

ここまで読んでくださりありがとうございます。

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この記事を書いた人

エンジニア。20代。組み込みエンジニアとして働き始めるも、働き方や業務内容に限界を感じ、 AI,Web3エンジニアを目指して勉強中。 エンジニアとして思うことや、学んだことを発信します。

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