AIと深層学習(ディープラーニング)の違い|初心者向けにわかりやすく解説
検索者の悩み
「AIとディープラーニングは同じものなの?」「機械学習との違いもよくわからない」「ChatGPTにもディープラーニングが使われているの?」と疑問に思う人は多いでしょう。
AIについて調べると、「人工知能」「機械学習」「深層学習」「ニューラルネットワーク」など、似た言葉が次々に出てきます。
結論からいうと、これらは同じ意味ではありません。関係としては、AIという大きな分野の中に機械学習があり、その機械学習の中に深層学習があると考えるとわかりやすくなります。IBMやGoogle Cloudも、AI、機械学習、深層学習をこのような包含関係として説明しています。 (IBM)
先に結論
AIと深層学習の最大の違いは、AIは人間の知的な働きをコンピューターで実現しようとする広い考え方で、深層学習はそのAIを実現するために使われる具体的な技術の一つという点です。
関係を簡単にすると、次のようになります。
AI > 機械学習 > 深層学習
機械学習とは、コンピューターがデータからパターンや規則を学ぶ仕組みです。深層学習は、その機械学習の中でも人工ニューラルネットワークを何層にも重ねて学習する方法です。AWSも、深層学習を機械学習の一部分として説明しています。 (Amazon Web Services, Inc.)
超簡単な説明
AIを「料理」という大きな分野にたとえてみましょう。
料理の中には、焼く、煮る、蒸すなど、さまざまな調理方法があります。同じようにAIにも、ルールに従って判断する方法や、データから学習する機械学習など、さまざまな技術があります。
その機械学習の中にある一つの方法が深層学習です。
つまり、AIが料理全体なら、機械学習は調理方法の一つで、深層学習はその中でも特定の高度な調理法というイメージです。
深層学習では、ニューラルネットワークという仕組みが使われます。ニューラルネットワークとは、人間の脳の神経回路を参考にした情報処理の仕組みです。
Google Cloudも、深層学習は人工ニューラルネットワークを使ってデータから学習する機械学習の一種だと説明しています。 (Google Cloud)
AIと深層学習の違いを理解する手順
1.まずAIの意味を理解する
AIはArtificial Intelligenceの略で、日本語では人工知能と呼ばれます。
人間が行うような認識、判断、予測、文章作成などをコンピューターで行わせるための技術や研究分野全体を指します。
そのため、AIだからといって必ず深層学習を使っているわけではありません。
AWSも、AIにはさまざまな戦略や手法が含まれており、機械学習や深層学習はその領域の一部だと説明しています。 (Amazon Web Services, Inc.)
2.次に機械学習を理解する
機械学習は、AIを実現する方法の一つです。
人間が細かなルールをすべて書くのではなく、大量のデータをコンピューターに与えて、データの中から特徴やパターンを学ばせます。
例えば大量の迷惑メールと通常メールを学習させることで、新しく届いたメールが迷惑メールかどうかを予測させることができます。
このように、経験に相当するデータから判断方法を学習するのが機械学習です。
3.深層学習を理解する
深層学習は、機械学習をさらに発展させた方法の一つです。
深層学習では、複数の層を持つニューラルネットワークを使います。
「深層」という名前も、このネットワークが複数の層を重ねた構造になっていることに由来します。
大量のデータを使いながら、重要な特徴を自動的に見つけられるのが大きな特徴です。
IBMによると、深層学習では特徴を取り出す作業の多くを自動化できるため、人間が細かな特徴を指定する必要を減らせます。 (IBM)
4.得意な分野を比較する
従来の機械学習は、売上データや顧客情報など、項目が整理されたデータの分析にも広く使われています。
一方、深層学習は画像、音声、文章など、複雑なデータを扱う分野で特に力を発揮します。
例えば画像認識、音声認識、自動翻訳などです。
AWSも、深層学習の用途として画像の説明、文書翻訳、音声から文字への変換などを挙げています。 (Amazon Web Services, Inc.)
実例
例えば、犬と猫の写真を見分けるAIを作るとします。
単純なルール方式なら、人間が「耳の形がこうなら猫」「鼻の形がこうなら犬」という条件を細かく設定する必要があります。
機械学習では、大量の犬と猫の写真を学習させ、画像の特徴から判断する仕組みを作ります。
さらに深層学習では、大量の画像をニューラルネットワークに学習させることで、耳、目、輪郭などの特徴を人間が細かく指定しなくても、自動的に重要な特徴を学習できるようになります。
Google Cloudも、画像認識を深層学習の代表的な利用例として挙げています。 (Google Cloud)
この技術は、スマートフォンの顔認識、音声アシスタント、自動翻訳など身近なサービスにも応用されています。
失敗・注意点
よくある勘違いは、「AI=ディープラーニング」と考えてしまうことです。
深層学習はAIの一部であり、すべてのAIが深層学習で作られているわけではありません。
もう一つの勘違いは、「深層学習なら必ず普通の機械学習より優れている」と考えることです。
深層学習には大量のデータや高い計算能力が必要になる場合があります。AWSも、深層学習では一般的な機械学習より大きなデータセットや計算インフラが必要になることがあると説明しています。 (Amazon Web Services, Inc.)
少ないデータを扱う場合や、なぜその判断になったのかを説明することが重要な場合には、従来型の機械学習の方が向いていることもあります。
そのため、最新の技術だから必ず良いのではなく、目的に合わせて技術を使い分けることが重要です。
FAQ
Q.AIと機械学習は同じですか?
同じではありません。
AIは人間の知的な働きをコンピューターで実現するための広い分野です。機械学習は、そのAIを実現する方法の一つです。
Q.機械学習と深層学習の違いは何ですか?
深層学習は機械学習の一種です。
特に人工ニューラルネットワークを多層化して利用し、大量のデータから複雑な特徴を学習することを得意としています。 (Amazon Web Services, Inc.)
Q.ChatGPTにも深層学習は使われていますか?
現在の生成AIの発展には深層学習が重要な役割を果たしています。AWSも、深層学習が生成AIの進歩の基盤になったと説明しています。 (Amazon Web Services, Inc.)
ただし、ChatGPTのようなサービス全体を単純に「深層学習」と呼ぶのではなく、深層学習を含む複数の技術によって構成されたAIサービスと考える方がわかりやすいでしょう。
Q.ニューラルネットワークとは何ですか?
人間の脳の神経回路を参考にして作られた、データを処理する計算モデルです。
入力された情報を複数の層で処理しながら、特徴やパターンを学習します。深層学習では、このニューラルネットワークを深く重ねた構造が使われます。
次にやること
AI、機械学習、深層学習の違いを覚えるなら、まず「AI > 機械学習 > 深層学習」という関係だけ覚えてみましょう。
次に、自分が普段使っているサービスについて、「これはどんなAI技術を使っているのだろう?」と調べてみると理解が深まります。
例えば、スマートフォンの顔認証、音声入力、自動翻訳、文章生成、画像認識などです。
AIについて学ぶときには、難しい数式から始める必要はありません。
AIは大きな概念、機械学習はAIを作る方法の一つ、深層学習は機械学習の中にある高度な方法の一つと理解できれば、まずは十分です。
この基本関係を理解しておくと、生成AI、ニューラルネットワーク、大規模言語モデルなど、さらに新しいAI用語が出てきたときにも整理しやすくなります。
関連URL
IBM「AI、機械学習、ディープラーニング、ニューラル・ネットワーク」では、それぞれの技術の関係や違いを図式的に理解できます。
https://www.ibm.com/jp-ja/think/topics/ai-vs-machine-learning-vs-deep-learning-vs-neural-networks
Google Cloud「ディープ ラーニング、ML、AI の比較」では、AI、機械学習、深層学習の包含関係や用途の違いを確認できます。
https://cloud.google.com/discover/deep-learning-vs-machine-learning?hl=ja
AWS「機械学習と深層学習の違い」では、機械学習と深層学習の仕組み、必要なデータ量、利用例などを詳しく確認できます。
https://aws.amazon.com/jp/compare/the-difference-between-machine-learning-and-deep-learning/
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