基本情報技術者(基礎理論⑨)

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今回は最近話題のAIについてご説明します！
AIと聞くと「難しそう…」や、「よくわからない」という方がいらっしゃるかもしれません。
ただ、基本情報技術者試験で問われるのは基本の部分だけですので、そこはご安心ください。
そもそもAIという言葉自体の定義が曖昧な時期なので踏み込んだ問題まで作れないというのもあるのでしょう。
AIはブームなだけありここ最近出題量が増えてきているとのことです。
この記事を読むことでAIの基本のキを学ぶことができるでしょう！

AI関連重要単語

ここではAI関連の重要単語についていくつかご紹介します。

用語	説明
AI(Artificial Intelligence):人工知能	コンピュータの性能向上により、コンピュータが学び人間の知的なふるまいを模倣できるようになった。
機械学習(Machine Learning)	AIの一種でコンピュータに学習用のデータを与えそのデータからルール、パターンを自律的に学習し、コンピュータ自身が未来予測や意思決定を行えるようになる。 自動運転、画像認識など多種多様な分野で活用されている。
ニューラルネットワーク(Neural Network)	ニューラルネットワークは人間の脳内の神経回路が信号をやり取りする仕組み(ニューロン)をコンピュータ上に模倣した機械学習モデル画像認識、音声認識などの複雑なデータパターンを自動的に学習する。「入力層」「隠れ層」「出力層」で構成されており、データの特徴を抽出することによって高精度の予測、分類を実現している。
ディープラーニング(Deep Learning)(深層学習)	ディープラーニング(深層学習)というのは、人間の脳を神経回路を模倣したニューラルネットワークを何重にも重ねた構造を持つ機械学習。 画像認識、自然言語処理、音声認識などにおいて人間を超えた性能を持ち、現在のAI技術の中心となる分野。

では機械学習、ニューラルネットワーク、ディープラーニングについてもう少し詳しく見ていきましょう。

機械学習

機械学習というのは、人間が持つ学習能力をコンピュータ上に表現する技術のことでAIの一種です。機械学習ではコンピュータに学習用のデータを大量に与えることで、将来予測、意思決定を実行することを可能とします。
機械学習は大きく分けて2つに分類され、それぞれ「教師あり学習」「教師なし学習」といいます。

教師あり学習

教師あり学習というのは、入力データと正解データを一緒にコンピュータに渡す学習方法です。
例として、迷惑メールの判定、機械の故障予測、株価予測などで使用されています。
入力データ＋正解データを与え続けることによってコンピュータが判断できるようになります。
基本的に、正解(最適)が明確にあるような問題に対して教師あり学習が用いられることが多いです。

教師なし学習

教師無し学習というのは、教師あり学習とは違い入力データのみをコンピュータに渡す学習方法です。正解データを与えないのでコンピュータ独自で入力データの分類を行います。したがって人間が意図しなかった分類を行うこともあり新たなルールを見つけ出すこともあります。
例として顧客のマーケティングにおけるグループ化、文書の自動整理などに使用されています。

ニューラルネットワーク

ニューラルネットワークというのは人間の脳内の神経回路が信号をやり取りする仕組み(ニューロン)をコンピュータ上に模倣した機械学習モデルです。ニューラルネットワークは「入力層」「中間層(隠れ層)」「出力層」で構成されています。
それぞれの層には以下のような役割がありがあります。

入力層：外部よりデータ(数値、文字、画像、音声)を受け取る層。
中間層(隠れ層)：入力データの特徴を抽出・処理する層。多層化することでより複雑なパターンを学習できる。
出力層：最終的な結果(予測結果、分類結果)を出力する層。

ニューラルネットワークでは以上のような層を相互接続させ、データの特徴を抽出することによって高精度の予測、分類を実現しています。

ディープラーニング

ディープラーニングというのはニューラルネットワークを多層(4層以上)に重ねることによりAIが大量のデータから特徴やルールを学習する機械学習手法のことをいいます。
自然言語(人が日常的に使用する言語)処理、画像認識、音声認識などにおいて人間を超える高精度な出力をすでに出しており昨今のAIの中心的技術となっています。

まとめ

この記事では基本情報技術者試験において問われるAIの知識についてご紹介いたしました。
AIという技術はまだまだ発展途上で今日この日も研究開発が盛んにおこなわれています。
まだまだご説明したいところはあるのですが基本情報技術者試験の範疇を超えてしまうので今回はここまでとしたいと思います。（AIについて別記事を作成するつもりです！）

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