AI用語集・ディープラーニングの要素技術

GRUとは

ジーアールユーgated recurrent unit略語 GRU

別名:ゲート付き回帰型ユニット

  • シラバス 技術22
  • ◯×チェック3問
  • 練習問題3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

GRUとは、リセットゲートと更新ゲートの2つで情報の流れを制御する、LSTMを簡略化したRNNのことです。

くわしく

GRU(Gated Recurrent Unit)は、2014年にChoらが機械翻訳の研究の中で提案したRNNの一種です。LSTMの考え方をもとに、構造を簡単にしています。

2つのゲート

GRUは、LSTMのような独立した記憶セルを持たず、隠れ状態だけで情報を保ちます。情報の流れは、次の2つのゲートで制御します。

  • リセットゲート:新しい隠れ状態の候補を作るときに、前の時刻の隠れ状態をどれだけ使うかを決めます。0に近いと過去をほぼ無視し、現在の入力を中心に候補を作ります。
  • 更新ゲート:前の時刻の隠れ状態をどれだけ残し、新しい候補をどれだけ取り込むかを決めます。残す割合と取り込む割合は、足して1になります。

更新ゲートは、LSTMの忘却ゲートと入力ゲートの働きを1つにまとめたものと見なせます。LSTMの出力ゲートにあたるものはありません。

LSTMとの比較

隠れ状態の大きさが同じなら、LSTMは重みを4組、GRUは3組持ちます。そのためGRUのほうがパラメータが少なく、計算も軽く済みます。計算資源が限られる場合や、学習を速く済ませたい場合に選ばれることがあります。

精度については、Chungらの2014年の比較実験で、GRUはLSTMと同程度と報告されました。課題によって優劣が入れ替わるため、どちらかが常に優れているとはいえません。

位置づけ

GRUもLSTMも、ゲートによって情報を長く残す経路を作り、単純なRNNで起きやすい勾配消失を緩和します。いずれもゲート機構を持つRNNとして、Seq2Seqなどの系列変換モデルに使われてきました。

覚え方

「GRUはLSTMの簡略版。門はリセットと更新の2つ」と覚えます。

G検定での出題

出題のされ方

リセットゲートと更新ゲートの役割、記憶セルを持たずゲートが2つであるというLSTMとの構造の違い、パラメータが少なく計算が軽い利点が問われます。

混同しやすい用語

用語意味
GRUこのページの用語リセットゲートと更新ゲートの2つで情報の流れを制御する、LSTMを簡略化したRNN
LSTM記憶セルと3つのゲートで情報の書き込み・保持・読み出しを制御し、長い系列でも勾配消失を起こしにくくしたRNN

◯×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. GRUでは、前の時刻の隠れ状態をどれだけそのまま次の時刻へ残すかを、リセットゲートが決める。

    答えを見る

    答え × 誤り

    それを決めるのは更新ゲートです。リセットゲートは、新しい隠れ状態の候補を作るときに、前の時刻の隠れ状態をどれだけ使うかを決めます。

  2. GRUは、LSTMよりもゲートが少ないため、隠れ状態の大きさが同じならパラメータ数が少なくて済む。

    答えを見る

    答え ◯ 正しい

    LSTMは重みを4組、GRUは3組持つため、同じ条件ならGRUのパラメータは約4分の3です。

  3. GRUは、どのような課題でもLSTMより高い精度が出ることが確かめられている。

    答えを見る

    答え × 誤り

    比較実験では課題によって優劣が入れ替わり、全体としては同程度と報告されています。データや計算資源に応じて選びます。

この用語の練習問題

3問
  1. #0055LSTMとGRUのゲート機構難易度 標準・単一選択未回答
  2. #0383GRUの2つのゲートの役割難易度 標準・単一選択未回答
  3. #0385長期依存の学習とモデル選択難易度 基礎・単一選択未回答

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22

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