AI用語集・機械学習の概要

サポートベクターマシンとは

さぽーとべくたーましんsupport vector machine略語 SVM

別名:サポートベクトルマシン

  • シラバス 技術7
  • ◯×チェック3問
  • 練習問題4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

サポートベクターマシンとは、クラスの境界と、境界に最も近いデータとの距離(マージン)が最大になるように境界を決める、教師あり学習の手法のことです。

くわしく

サポートベクターマシン(SVM)は、2つのクラスのデータを分ける境界を引く手法です。SVMは、境界と、境界に最も近いデータとの距離(マージン)が最も大きくなる境界を選びます。この考え方をマージン最大化といいます。

なぜマージンを広げるのか

2つのクラスのぎりぎりを通る境界では、少し違う新しいデータが来たとき、反対側に入ってしまいやすくなります。両側のデータからできるだけ離れた位置に境界を置けば、多少のずれがあっても正しく分類しやすくなります。マージンを広げることは、未知のデータへの性能(汎化性能)を高めるための工夫です。

境界に最も近い位置にあり、境界の位置を決めているデータをサポートベクターと呼びます。境界から遠いデータは、少し動かしても境界に影響しません。手法の名前はここから来ています。

ソフトマージンとカーネルトリック

現実のデータは、直線(高次元では超平面)できれいに分けられるとは限りません。そこで、一部のデータがマージンの内側に入ったり誤分類されたりすることを許し、その度合いにペナルティを課すソフトマージンが使われます。ペナルティの重さを決めるパラメータCを大きくすると誤分類を強く嫌い、小さくするとマージンを広くとります。

曲がった境界でなければ分けられないデータには、カーネルトリックを使います。データを高次元の空間に移すと超平面で分けられることがあり、その計算を、実際に移さずに済ませる方法です。

位置づけと注意点

SVMは、ディープラーニングが広まる前から、精度の高い分類手法として広く使われてきました。2クラス分類が基本ですが、複数の分類器を組み合わせて多クラス分類にも使えます。回帰に応用したサポートベクター回帰(SVR)もあります。距離をもとに境界を決めるため、特徴量の標準化が重要です。データ数が非常に多いと、学習に時間がかかりやすい点にも注意が必要です。

G検定での出題

出題のされ方

マージン最大化の考え方、サポートベクターの意味、誤分類を一部許すソフトマージン、線形分離できないデータへのカーネルトリックの適用が問われます。

混同しやすい用語

用語意味
サポートベクターマシンこのページの用語クラスの境界と、境界に最も近いデータとの距離(マージン)が最大になるように境界を決める、教師あり学習の手法
ロジスティック回帰入力の重み付き和をシグモイド関数に通して0から1の確率を出力し、主に2値分類に使う教師あり学習のモデル

◯×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. ソフトマージンのSVMでは、一部のデータがマージンの内側に入ることや誤分類されることを許し、その度合いにペナルティを課す。

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    答え ◯ 正しい

    完全には分けられないデータに対応するための考え方です。ペナルティの重さはパラメータCで調整します。

  2. SVMは分類専用の手法であり、数値を予測する回帰問題には応用できない。

    答えを見る

    答え × 誤り

    マージンの考え方を回帰に応用したサポートベクター回帰(SVR)があります。

  3. SVMは2クラス分類が基本だが、複数の2クラス分類器を組み合わせることで多クラス分類にも使える。

    答えを見る

    答え ◯ 正しい

    1つのクラスとそれ以外を分ける一対他や、2クラスずつ分ける一対一といった組み合わせ方があります。

この用語の練習問題

4問
  1. #0021SVMのマージンとカーネル難易度 基礎・組合せ未回答
  2. #0147SVMの過学習とハイパーパラメータ難易度 応用・単一選択未回答
  3. #0330SVMとロジスティック回帰の違い難易度 基礎・単一選択未回答

ほかに1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7

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