COMIXAI吉川 聡史
しくみ・技術にゅーらるねっとわーくNeural Network

ニューラルネットワークとは?

DEFINITION — ひとことで言うと

脳の神経細胞(ニューロン)のつながりを数式で模した仕組み。大量の「重み」を調整しながら学習する、ディープラーニングの基本構造。

DIAGRAM — 図解
ニューラルネットワークのしくみ図解入力隠れ層(重みを調整)出力
無数のノードのつながりと「重み」の調整で学習する

入力(例:画像のピクセル)を受け取り、無数の計算ノードを経由して出力(例:「猫である確率」)を出す——この計算の網がニューラルネットワークです。学習とは、正解に近づくように網の中の「重み」を少しずつ調整していく作業を指します。

ChatGPTのパラメータ数が「数千億」と言われるのは、この重みの数のこと。仕組みの詳細を覚える必要はありませんが、「AIの中身は膨大な調整済みの数値のかたまり」というイメージを持っておくと、AIの振る舞いへの理解がぐっと現実的になります。

ニューラルネットワークの仕組みをわかりやすく

バケツリレーを想像してください。入力層のバケツに数値(画像ならピクセルの明るさ)を注ぐと、次の層、また次の層へと水が流れていき、最後の層から「猫である確率97%」のような答えが出てきます。ポイントは、バケツ同士をつなぐパイプの太さ(=重み)が1本ずつ調整できることです。

学習とは、このパイプの太さを調整する作業です。答え合わせをして間違っていたら、「どのパイプをどれだけ太く・細くすれば正解に近づいたか」を出口から逆算して少しずつ直す——これを何百万回も繰り返します(誤差逆伝播法と呼ばれます)。魔法のような賢さの正体は、気の遠くなる回数の答え合わせなのです。

身近な使用例

スマホの顔認証、写真アプリの「犬」「料理」の自動分類、音声アシスタントの聞き取り、機械翻訳、迷惑メールフィルタ——どれも中身はニューラルネットワークです。そしてChatGPTのような生成AIも、「次に来る単語」を予測する巨大なニューラルネットワークにほかなりません。

つまり新技術というより、10年以上前からポケットの中で動いてきた技術です。それが大規模化して「作る側」に回ったのが、いまの生成AIブームだと捉えると位置づけがつかめます。

ディープラーニングとの違い

ニューラルネットワークは「仕組みの名前」、ディープラーニングは「その仕組みを深く(多層に)して学習させる手法の名前」です。層が2〜3枚の浅いネットワークは昔からありましたが、何十〜何百層と深くしたら性能が跳ね上がった——それがディープラーニング革命でした。

会話では「ニューラルネットワークを使ったAI=だいたいディープラーニング」と読み替えてほぼ問題ありません。関係性としては、機械学習という大きな枠の中にニューラルネットワークがあり、その発展形がディープラーニング、という入れ子構造です。

ニューラルネットワークのよくある質問

Q.ニューラルネットワークは人間の脳と同じ仕組みですか?
A.

着想は脳の神経細胞ですが、実体はまったくの別物で、巨大な数式の計算網です。「脳を模倣した」というより「脳にヒントを得た計算方法」と捉えるのが正確です。

Q.なぜ急にAIが賢くなったのですか?
A.

仕組み自体は1950年代からありました。インターネットによる大量データ、GPUによる計算力、層を深くする技術の3つが2010年代に揃い、一気に開花しました。

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用語を覚えるより、ストーリーで体感するほうが早い。

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