ニューロンを かさねて、ニューラルネット

ニューロンを かさねて つなぐ

まえに ニューロン ひとつを まなびました。
にゅうりょくを じゅうみで あつめて たし、
その ごうけいが きじゅんを こえると しんごうを だす。
かんたんですが はんだんも それだけ たんじゅん。
せん いっぽんで わける ていどしか できません。
でも ニューロン ひとつの しゅつりょくを
べつの ニューロンの にゅうりょくに つないだら?
ニューロンどうしが しんごうを やりとりして
だんだん おおきな えを つくれます。

ニューロンを おして ひとつずつ つけて つないでみて。ついた ニューロンどうしに しんごうせんが でき、たんじゅんな ニューロンが あつまって あみに なります。

ニューロン ひとつひとつは あいかわらず たんじゅん。
かわったのは つながった ということ。
ある ニューロンの しゅつりょくが
つぎの ニューロンの にゅうりょくに なるので、
ひとりでは みえなかったものを
おおぜいで みはじめます。
でも むやみに つなぐより
れつを そろえて つなぐと ずっと きれい。
その れつを そうと いいます。

にゅうりょくそう、かくれそう、しゅつりょくそう

ニューロンを れつに そろえると そうに なります。
いちばん まえの れつは そとから きた あたいを うけます。
これを にゅうりょくそうと いいます。
いちばん うしろの れつは さいごの こたえを だします。
これを しゅつりょくそうと いいます。
その あいだに ある れつが
じっさい よく はたらく かくれそうです。
しんごうは にゅうりょくそうから しゅっぱつし、
そうを じゅんに とおって しゅつりょくそうまで ながれます。

ボタンを おして しんごうを ひとそうずつ まえへ ながして。にゅうりょくそうから かくれそうを へて しゅつりょくそうまで じゅんに つきます。

しんごうは まえへだけ ながれましたね。
かくの そうは まえの そうの しゅつりょくを うけ、
じぶんなりに もういちど けいさんして わたします。
まえの ほうの そうは ちいさな かけらを みて、
うしろの ほうの そうは その かけらを あつめて
もっと おおきな かたちを みわけます。
そうが ふかく なるほど
だんだん ちゅうしょうてきな とくちょうを とらえます。
でも ここに かくれた おとしあなが ひとつ あります。

あいだに まげる だんかいが いる

そうを かさねるだけで ぜんぶ いきそうですよね?
でも おとしあなが あります。
かくの そうが ただ たして かけるだけなら、
それは まっすぐな ちょくせんへんかんです。
まっすぐな へんかんを いくら つなげても
けっかは また ひとつの まっすぐな ちょくせん。
そうを ひゃくこ かさねても ひとつの そうと おなじ。
だから そうと そうの あいだに
しんごうを すこし まげる だんかいが かならず いります。

まげる だんかいを けして つけて くらべてみて。けすと そうを かさねても いっぽんの ちょくせんに まとまり、つけると まがった せんが いきのこって かたちが ゆたかに なります。

ちがいが はっきり みえましたね。
まげる だんかいを けすと
そうを いくら かさねても けっきょく いっぽんの ちょくせん。
できることは ひとつの そうと おなじ。
まげる だんかいを つけると
そうごとに しんごうが すこしずつ まがって
まっすぐな せんでは えがけない かたちが でます。
まさに この まげる だんかいの おかげで
そうを かさねた かいが でるのです。

そうを たすほど ふくざつな パターン

まげる だんかいを もつ そうを ふやしてみましょうか?
そうが ひとつなら まっすぐな せん いっぽんで
せかいを ふたつに わける ていど。
そうを たすと まがった せんが あつまって
おれて まがった きょうかいを えがけます。
もっと かさねると
まるや くねくねした きょうかいまで
だんだん ふくざつな パターンを まなびます。
これが ニューラルネットが つよい わけです。

そうを ふやす ボタンを おしてみて。そうが すくないと まっすぐな せん、ふやすほど てんせんの きょうかいが くねって ふくざつな パターンを つつみます。

そうを たすたびに きょうかいが もっと じゆうに なりましたね。
まっすぐな せんから はじまって
おれた せんへ、そして まがった きょくせんへ。
たんじゅんな ニューロンが そうを つくり、
あいだあいだに まげる だんかいが はいるので、
ひとりでは ゆめにも みない パターンを
みんなで まなびとります。
これが まさに ニューラルネットの うで。
では ぜんたいを いちど まとめましょう。

まとめて みましょう

ひとことに まとめると こうです。
たんじゅんな ニューロンを かさねて つなぐ。
しんごうは にゅうりょくそうから しゅつりょくそうへ ながれる。
かくの そうは まえの そうの しゅつりょくを うけ、
もっと おおきな とくちょうを とらえる。
そうと そうの あいだには まげる だんかいが かならず いる。
さもないと ぜんぶ いっぽんの ちょくせんに まとまるから。
そうやって そうを かさねて あいだを まげると
ふくざつな パターンも まなぶのが ニューラルネットです。

かなめを じゅんに おして ふりかえって。(ニューロンを かさねる -> しんごうは まえへ ながれる -> あいだに まげる だんかいが いる -> そうを たすほど ふくざつな パターン)

これで たんじゅんな ニューロンが どう あつまって
ふくざつな パターンを まなぶのか わかりました。
ひとりでは せん いっぽんしか ひけなかった ニューロンが
そうを つくり あいだを まげると
きょくせんのような むずかしい きょうかいまで まなびました。
かさねて まげる この たんじゅんな アイデアが
いまの かしこい きかいの どだいです。
つぎは この あみが どう
じぶんで よく なるのか つづけて みていきましょう。