AI用語集・ディープラーニングの概要

多層パーセプトロンとは

たそうぱーせぷとろんmultilayer perceptron略語 MLP

  • シラバス 技術11
  • ◯×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

多層パーセプトロンとは、入力層と出力層の間に隠れ層をもち、各層が前の層のすべてのユニットと結合した、順伝播型のニューラルネットワークのことです。

くわしく

多層パーセプトロン(MLP)は、ディープラーニングの土台となる基本的なニューラルネットワークです。データは入力層から隠れ層を通って出力層へ、一方向にだけ流れます。各層のユニットは、前の層のすべてのユニットと結合しています(全結合)。

単純パーセプトロンからの発展

1958年にローゼンブラットが提案したパーセプトロンは、入力に重みを掛けて足し、しきい値を超えたら1を出力するモデルです。入力層と出力層だけからなるこの単純パーセプトロンは、直線や平面で2つに分けられる問題、つまり線形分離可能な問題しか解けません。たとえば、2つの入力が異なるときだけ1を出すXORは解けません。1969年にミンスキーとパパートがこの限界を指摘しました。

入力層と出力層の間に隠れ層を加えると、この限界を越えられます。隠れ層が入力を別の表し方に変換し、出力層はその表現をもとに判断するからです。

非線形の活性化関数が必要な理由

隠れ層には、シグモイド関数やReLU関数のような非線形の活性化関数を使います。活性化関数が線形のままだと、何層重ねても全体は1つの線形変換と同じになり、隠れ層を増やす意味がなくなるからです。

シグモイド関数のような活性化関数を使えば、隠れ層が1層でも、ユニットを十分に増やすことで、限られた範囲の入力に対する連続関数を望む精度で近似できます。1989年に示されたこの性質を、万能近似定理(普遍性定理)と呼びます。

学習の方法

1986年にラメルハートらが誤差逆伝播法による学習を示し、多層のネットワークを効率よく学習できることが広く知られるようになりました。誤差逆伝播法は微分を使うので、しきい値の関数の代わりに、微分できる活性化関数を使います。

隠れ層を何層も重ねたものが、ディープラーニングで使うディープニューラルネットワークです。

覚え方

「層を重ねるだけでは足りない。非線形をはさんで初めて表現が広がる」と覚えます。

G検定での出題

出題のされ方

単純パーセプトロンとの違い(隠れ層と線形分離不可能な問題)、隠れ層に非線形の活性化関数が必要な理由、誤差逆伝播法による学習、入力層・隠れ層・出力層の役割が問われます。

混同しやすい用語

用語意味
多層パーセプトロンこのページの用語入力層と出力層の間に隠れ層をもち、各層が前の層のすべてのユニットと結合した、順伝播型のニューラルネットワーク
単純パーセプトロン入力層と出力層だけからなり、入力の重み付き和がしきい値を超えるかどうかで1か0を出力する、最も基本的なニューラルネットワーク

◯×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. 多層パーセプトロンでは、ある層の各ユニットが、前の層のすべてのユニットと結合した全結合の構造が基本である。

    答えを見る

    答え ◯ 正しい

    全結合層を重ねた構造です。画像の局所的な特徴を扱うCNNは、結合を近くの範囲に限る点が異なります。

  2. 多層パーセプトロンは、ある時刻の隠れ層の出力を次の時刻の入力に戻す、ループのある構造をもつ。

    答えを見る

    答え × 誤り

    多層パーセプトロンは、入力から出力へ一方向に流れる順伝播型です。出力を次の時刻に戻すループをもつのはRNNです。

  3. シグモイド関数のような非線形の活性化関数を使えば、隠れ層が1層でも、ユニット数を十分に増やすことで、限られた範囲の入力に対する連続関数を望む精度で近似できる。

    答えを見る

    答え ◯ 正しい

    1989年に示された万能近似定理(普遍性定理)の内容です。ただし、必要なユニット数が非常に多くなる場合があります。

この用語の練習問題

7問
  1. #0033隠れ層と非線形性の役割難易度 標準・単一選択未回答
  2. #0163パーセプトロンのバイアスの働き難易度 標準・単一選択未回答
  3. #0164各層のユニット数の決め方難易度 基礎・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11

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