AI用語集・ディープラーニングの概要

ドロップアウトとは

どろっぷあうとdropout

  • シラバス 技術14
  • ◯×チェック3問
  • 練習問題7問

最終更新日:作成:ウカトレ編集部(AIで作成し、別のAIが一次資料と照合)人による確認:未出典

1行定義

ドロップアウトとは、ニューラルネットワークの学習中に一部のユニットをランダムに無効にして、過学習を抑える正則化の手法のことです。

くわしく

ドロップアウトは、ニューラルネットワークが学習データに合わせすぎる過学習を防ぐための手法です。ヒントンらの研究グループが2012年に提案し、2014年の論文で詳しく報告しました。

しくみ

学習中は、データを入力するたびに、各層のユニットを一定の確率でランダムに選び、その出力を0にします。選ばれたユニットは、その回だけネットワークから取り除かれたのと同じ状態になります。元の論文では、隠れ層のユニットを50%、入力層のユニットを80%の確率で残す設定がよく使われました。

推論(予測)のときは、すべてのユニットを使います。ただし、学習時より働くユニットが多いので、そのままでは出力が大きくなりすぎます。元の方式では、ユニットを残した確率を重みに掛けて、出力の大きさをそろえます。現在の多くの実装では、学習中に残ったユニットの出力を割り増ししておき、推論時には何もしない方式をとります。

なぜ効くのか

ユニットがいつ消えるかわからないので、特定のユニットの組み合わせに頼った学習ができません。各ユニットは、他のユニットがいなくても役に立つ特徴を学ぶようになります。

また、毎回異なる「間引かれたネットワーク」を学習していると見なせます。推論時に全ユニットを使うことは、これら多数のネットワークの予測をおおよそ平均することにあたります。このため、アンサンブル学習に似た効果があると説明されます。

注意点

更新にばらつきが加わるため、学習に時間がかかります。元の論文では、同じ構造のネットワークより2〜3倍かかるのが一般的だと報告されています。無効にする割合は、検証用データの成績を見て決めるハイパーパラメータです。

覚え方

「練習では毎回だれかを休ませ、試合には全員で出る」と覚えます。

G検定での出題

出題のされ方

学習時だけユニットをランダムに無効にし、推論時は全ユニットを使う点、多数のネットワークを平均するアンサンブル学習に近い効果、L2正則化など他の正則化手法との違いが問われます。

混同しやすい用語

用語意味
ドロップアウトこのページの用語ニューラルネットワークの学習中に一部のユニットをランダムに無効にして、過学習を抑える正則化の手法
L2正則化誤差関数に重みの二乗和を罰則として加え、重みの値が大きくなりすぎないようにする正則化の手法

◯×チェック

3問

次の文が正しいか、誤りかを選んでください。

  1. ドロップアウトで無効にするユニットの割合は、誤差逆伝播法によって重みと一緒に更新されるパラメータである。

    答えを見る

    答え × 誤り

    割合は学習を始める前に人が決めるハイパーパラメータです。検証用データの成績を見ながら選びます。

  2. ドロップアウトは、不要なユニットを取り除いてモデルを小さくし、推論を速くするための手法である。

    答えを見る

    答え × 誤り

    ユニットを外すのは学習中だけの一時的な操作です。モデルを小さくする手法には、枝刈り(プルーニング)などがあります。

  3. ドロップアウトを使うと、使わない場合よりも学習に時間がかかる傾向がある。

    答えを見る

    答え ◯ 正しい

    毎回異なるネットワークを学習するため、更新のばらつきが大きくなります。元の論文では2〜3倍かかるのが一般的だと報告されています。

この用語の練習問題

7問
  1. #0041ドロップアウトの仕組み難易度 基礎・単一選択未回答
  2. #0360正則化と正規化の区別難易度 基礎・単一選択未回答
  3. #0184バッチ正規化の推論時の統計量難易度 応用・単一選択未回答

ほかに4問あります。続けて解くと、すべての問題を順に出題します。

出典

作成:ウカトレ編集部(AIで作成し、別のAIが一次資料と照合)人による確認:未 最終確認日: 対応シラバス:シラバス第1.4版 技術14

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