機械学習の特徴などに関して

先日のニューラルネットワークはポケモンの夢を見るか、の記事ですが、記事中でも書いたように、基本的には「機械学習の余地が入る部分はあまりない」と書きましたが、その点に関してより詳しい解説を追加したいと思います。

まず、機械学習の特徴ですが、「プログラムが遭遇するケースを全て個別にプログラムをすることなく判断ができる技術」となります。通常、プログラムを組む場合、例えば、通常のアプリケーションなどではユーザーの入力に対し、どのような挙動を示すかがプログラムされています。例えば、ウェブブラウザにURLを入力するとそのページを読みだし、ウェブサイトが表示されます。これはウェブブラウザのプログラマがそのようにプログラムしたからです。

このため、すでに相性等が定義されているポケモンに関して言えば、機械学習を用いなくとも全てのケースに対しプログラムした方が信頼性が高い結果が得られることになります。(そもそもポケモン自体がそのようにプログラムされているわけです。)

上記とは異なり、機械学習が効果を発揮するのは以下のようなケースになります。

  • 入力する定義値やその組み合わせが膨大であり、全体をプログラムすることが現実的でない場合。
  • 期待される入力値に未知の部分や曖昧な部分が存在する場合。
  • 認識されるべき変化が非常に微細であるか、特徴が簡潔でない場合。(ある特徴を定義する特徴量が多く必要という点で、上記の定義値に関連します。)

上記を踏まえて、例えば、自動運転車の実現に非常に多大な労力が消費されているのは、認識する必要がある事項に関してほぼ無限の可能性があり、全てのケースに関してプログラムすることができないという点によります。(例えば、人が道に立っている、という認識をしたい場合、様々な天候や光の当り具合、人が立っている場所、その動きなどに対してその対応を全てプログラムすることは現実的ではありません。)

尚、例えば、信号などがその状況を発信したり、車同士が通信できたりすることにより、曖昧さは解消することができますので、現在は自動運転車は現行の車や環境と強調して走らせる、ということに比重を置いていますが、今後はその方面での交通インフラの検討は進むのではないかと考えます。

以前、GoogleのCEOが「自動車の方がコンピューターより先に発明されたのは間違いだった」というような発言をしていますが、そういう意味でもコンピューターが最初に発明されていれば、恐らく交通インフラ自体がそれを前提とする形になっていた、ということなのではないかと思います。

話をポケモンに戻すと、ポケモンの場合は各18種類の要素が最大2個まで重複できるような作りになっていますので、情報量的にはそこまで大きくなく、全てをプログラムするのはさほど困難ではありません。ただし、これが数百、数千となり、また重複もより多く可能などとなると全プログラムをするのは困難になってきます。(ただし、規則性を符号化することによって必ずしも全部を手作業で、ということにはなりませんが。)

ちなみに先日のポケモン要素判断のニューラルネットワークは、非常にシンプルなものというだけで、実はその延長に画像認識やその他の高度な認識があります。

今後、機械学習の「民主化」が進んでいくと思いますので、その一つとして個人的な研究テーマにしています。