ニューラルネットワークとは？

ニューラルネットワークの意味

ニューラルネットワークは、人間の脳内にある神経細胞（ニューロン）同士のつながりの仕組みを数学的なモデルとして模倣した、機械学習・ディープラーニングの基礎となる計算モデルである。入力された情報を受け取る入力層、情報を処理する中間層（隠れ層）、結果を出力する出力層といった層状の構造を持ち、各層のノード（ニューロンに相当する要素）同士が重み付けされた結合で結ばれている。大量のデータを使ってこの重みを調整（学習）していくことで、画像認識や文章生成などの複雑なパターン認識や予測を行えるようになる。特に中間層を何層も重ねた構造のものはディープニューラルネットワークと呼ばれ、ディープラーニングの土台となっている。

ニューラルネットワークの具体例

画像に写っている動物が犬か猫かを判定するAIシステムの内部では、大量の画像データで学習されたニューラルネットワークが特徴を捉えて分類を行っている。

ニューラルネットワークは試験でどう引っ掛けられる？

ニューラルネットワークとディープラーニングは同じものと混同されやすいが、ディープラーニングは中間層を多層に重ねた、より複雑なニューラルネットワークを用いる手法を指す点で区別される。

ニューラルネットワークと関連する用語

• 機械学習
• ディープラーニング
• AI（人工知能）

ニューラルネットワークが出た過去問

• ディープラーニングに関する記述として、最も適切なものはどれか。

  正解：大量のデータを人間の脳神経回路を模したモデルで解析することによって、コンピュータ自体がデータの特徴を抽出、学習する技術

  要点：ディープラーニングは多層NNで特徴を自動抽出する

  ディープラーニングは、人間の脳の神経回路を模した多層のニューラルネットワークに大量のデータを与え、コンピュータ自身がデータの特徴（特徴量）を抽出して学習する技術である。従来は人が設計していた特徴の抽出を自動化できる点が大きな特徴で、画像認識や音声認識の精度を大きく高めた。

  出典：令和1年度 秋期 ITパスポート試験 問21（IPA）

• ディープラーニングを構成する技術の一つであり、人間の脳内にある神経回路を数学的なモデルで表現したものはどれか。

  正解：ニューラルネットワーク

  要点：ニューラルネットワークは脳の神経回路を模した計算モデル

  ニューラルネットワークは、脳の神経細胞（ニューロン）が信号を受け取り重み付けして次へ伝える仕組みを数式でまねた計算モデルである。この層を何層も深く重ねて学習させる手法がディープラーニングであり、画像認識や音声認識などで高い性能を示す。他の選択肢はいずれも通信・記憶に関するネットワークの用語である。

  出典：令和2年度 10月 ITパスポート試験 問19（IPA）

• 人間の脳神経の仕組みをモデルにして、コンピュータプログラムで模したものを表す用語はどれか。

  正解：ニューラルネットワーク

  要点：ニューラルネットワークは脳神経を模した学習モデル

  ニューラルネットワークは、脳の神経細胞（ニューロン）が信号を受け取り重み付けして次へ伝える仕組みを数式モデルとして模したものである。入力層・中間層・出力層を結ぶ結合の重みを学習によって調整することで、分類や予測を行う。層を深く重ねた発展形がディープラーニングである。

  出典：令和3年度 秋期 ITパスポート試験 問3（IPA）

• ディープラーニングに関する記述として，最も適切なものはどれか。

  正解：コンピュータが大量のデータを分析し，ニューラルネットワークを用いて自ら規則性を見つけ出し，推論や判断を行う。

  要点：ディープラーニングは多層NNで自ら特徴と規則性を学ぶ

  ディープラーニングは、多層に重ねたニューラルネットワークに大量のデータを与え、判断に必要な特徴や規則性をコンピュータ自身に見つけさせる機械学習の手法です。人が特徴を細かく定義しなくても高い精度が得られる点が従来手法との違いです。

  出典：令和4年度 秋期 ITパスポート試験 問67（IPA）

• ニューラルネットワークに関する記述として、最も適切なものはどれか。

  正解：ディープラーニングなどで用いられる、脳神経系の仕組みをコンピュータで模したモデル

  要点：ニューラルネットワークは脳神経系を模した計算モデル

  ニューラルネットワークは、脳の神経細胞のつながり方をまねて作った計算モデルです。入力層・中間層・出力層を重ねた構造をもち、層を深くしたものがディープラーニングで使われます。

  出典：令和5年度 秋期 ITパスポート試験 問74（IPA）