機械学習の全体像 - 教師あり・教師なし・強化学習

機械学習の3大カテゴリと、分類/回帰・クラスタリング・強化学習の違いを整理。G検定の入口となる俯瞰図。

機械学習には『教師あり学習』『教師なし学習』『強化学習』の3大カテゴリがあります。G検定で最初に押さえたい俯瞰図を整理しましょう。

雷門 あかり(普段) 雷門 あかり

先生、機械学習って具体的にどんな種類があるの?

六角 いずみ 先生(笑顔) 六角 いずみ 先生

大きく3つに分類されるわ。
教師あり学習、教師なし学習、強化学習。
それぞれデータの扱い方が違うのよ。

白銀 エマ(普段) 白銀 エマ

教師あり学習は、入力と正解ラベルのペアから学ぶ方式。
例えば『この画像は猫』『この画像は犬』というラベル付きデータで学習するわ。

紫藤 ゆら(普段) 紫藤 ゆら

答えを見せながら教えてあげる感じですかぁ?

六角 いずみ 先生(普段) 六角 いずみ 先生

そう。
分類タスク (classification) と回帰タスク (regression) に分かれるの。
分類は離散値 (猫/犬)、回帰は連続値 (家賃予測) ね。

白銀 エマ(普段) 白銀 エマ

教師なし学習はラベルなしのデータから構造を見つける方式。
クラスタリングや次元削減が代表例よ。

雷門 あかり(びっくり) 雷門 あかり

答えがないのに学べるの!?
すごいじゃん!

六角 いずみ 先生(笑顔) 六角 いずみ 先生

データに潜む『似たものの集まり』を発見するの。
顧客セグメンテーションや異常検知に使われるわ。

白銀 エマ(普段) 白銀 エマ

強化学習は少し特殊。
エージェントが環境と相互作用し、報酬を最大化する行動を学ぶ方式よ。
ゲームAIやロボット制御に使われるの。

紫藤 ゆら(笑顔) 紫藤 ゆら

おぉ〜、試行錯誤しながら学ぶんですねぇ!

六角 いずみ 先生(普段) 六角 いずみ 先生

他にも、半教師あり学習(少量のラベル付きデータ+大量のラベルなし) や、自己教師あり学習(データ自体からラベル生成) という中間的な手法もあるわ。
LLMの事前学習は自己教師あり学習ね。

雷門 あかり(笑い) 雷門 あかり

全部覚えるの大変そう…でも、これが機械学習の地図になるんだね!

六角 いずみ 先生(普段) 六角 いずみ 先生

そうよ。
試験では『どのタスクにどの手法を使うか』が問われるの。
分類・回帰・クラスタリング・異常検知・強化学習と、典型タスクをセットで覚えて。

確認クイズ

『住宅価格を予測する』タスクは、機械学習のどの分類に最も適切か。

  1. 教師あり学習 (回帰)
  2. 教師あり学習 (分類)
  3. 教師なし学習 (クラスタリング)
  4. 強化学習
こたえを見る

正解: 1. 教師あり学習 (回帰)

住宅価格は連続値なので教師あり学習の回帰タスクです。分類は離散値 (猫/犬など)、クラスタリングはラベルなしデータのグループ化、強化学習はエージェント制御です。

白銀エマ、雷門あかりが体育館でバドミントンを楽しむ様子

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