2026年版・2-3

教師なし学習の一問一答

G検定(ジェネラリスト検定)「機械学習の概要」から、教師なし学習に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験は多肢選択式で、問い方は問題ごとに異なりますが、ここでは4択で出題しています。

問12-3

k-means法の説明として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①新しいデータに最も近いk個の学習データを選び、その多数決によって正解のクラスを予測する。
  • ②データを1つずつのグループから始め、近いものどうしを順に結合してk個の木構造を作る。
  • ③あらかじめ決めたk個のグループについて、重心の計算とデータの割り当てを繰り返して分ける。
  • ④正解ラベルの付いたデータを使い、k個の決定木を組み合わせて分類の精度を高める手法である。
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正解 ③あらかじめ決めたk個のグループについて、重心の計算とデータの割り当てを繰り返して分ける。
解説
k-means法は、代表的な教師なし学習のクラスタリング手法です。まず、グループ(クラスタ)の数kを人が決めます。次に、各グループの中心(重心)を仮に置いたうえで、「各データを最も近い重心のグループに割り当てる」「グループごとに重心を計算し直す」という2つの手順を、重心が動かなくなるまで繰り返します。最初の重心の置き方によって結果が変わることがある点と、kをあらかじめ決める必要がある点が特徴です。

他の選択肢が不適切な理由
・近いk個の学習データの多数決で予測する:これは教師あり学習の「k近傍法」の説明です。
・近いものどうしを順に結合して木構造を作る:これは「階層的クラスタリング」の説明です。
・正解ラベル付きデータでk個の決定木を組み合わせる:これは教師あり学習のアンサンブル学習の説明です。

覚え方のポイント
「k-means=kを先に決める・重心(means=平均)を更新する」。名前の「means」が重心(平均)を表していると覚えると、仕組みを思い出しやすくなります。
問22-3

階層的クラスタリングの結果を表すために用いられる、樹形図として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①ヒストグラム
  • ②混同行列
  • ③ROC曲線
  • ④デンドログラム
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正解 ④デンドログラム
解説
階層的クラスタリングは、はじめに各データを1つずつのグループとし、最も近いグループどうしを順に結合していく(またはその逆に分割していく)ことで、グループの階層構造を作る手法です。その結合の過程を木の枝のような図で表したものを「デンドログラム(樹形図)」といいます。どの高さで枝を切るかによって、グループの数を後から決められるのが特徴で、k-means法のように、最初にグループの数を決める必要がありません。グループ間の距離の測り方には、ウォード法などがあります。

他の選択肢が不適切な理由
・ヒストグラム:データの値の範囲ごとの個数を柱で表し、分布の形を見るグラフです。
・混同行列:分類の予測結果と正解を、真陽性・偽陽性・偽陰性・真陰性の表にまとめたものです。
・ROC曲線:分類の判定のしきい値を変えたときの、偽陽性率と真陽性率の関係を描いた曲線です。

覚え方のポイント
「階層的クラスタリング=デンドログラム・グループ数を後から決められる」「k-means法=グループ数kを先に決める」と対比しましょう。
問32-3

主成分分析(PCA)の説明として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①データのばらつき(分散)が最も大きくなる方向に新しい軸をとり、少数の軸に情報をまとめる。
  • ②データのばらつき(分散)が最も小さくなる方向に新しい軸をとり、特徴量の数を増やしていく。
  • ③正解ラベルを使って、各クラスのデータが最もよく分かれる境界線を学習する分類の手法である。
  • ④データを高い次元の空間へ写すことで、直線で分けられないデータを分けられるようにする手法である。
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正解 ①データのばらつき(分散)が最も大きくなる方向に新しい軸をとり、少数の軸に情報をまとめる。
解説
主成分分析(PCA)は、多くの特徴量を持つデータを、できるだけ情報を失わずに少数の新しい変数(主成分)にまとめる次元削減の手法です。データのばらつき(分散)が最も大きくなる方向に第1主成分の軸をとり、それと直交する方向で次に分散が大きくなる方向に第2主成分をとる、というように軸を決めていきます。各主成分が元のデータの情報をどれだけ説明しているかは「寄与率」で表されます。データの可視化や、相関の強い特徴量の整理に使われます。

他の選択肢が不適切な理由
・分散が最も小さくなる方向に軸をとり特徴量を増やす:分散が大きい方向に軸をとり、特徴量を減らすのが主成分分析です。
・正解ラベルを使って分類の境界を学習する:主成分分析は正解ラベルを使わない教師なし学習です。
・高い次元へ写して線形分離する:これはカーネル法の説明で、次元を減らす主成分分析とは逆方向です。

覚え方のポイント
「主成分分析=分散が最大の方向に軸をとって次元を減らす」。多重共線性の対策や、高次元データの可視化とあわせて問われます。
問42-3

高次元のデータを2次元や3次元に落として可視化するための手法で、元の空間で近いデータどうしが、落とした後も近くに配置されることを重視するものとして、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①k近傍法
  • ②t-SNE
  • ③ロジスティック回帰
  • ④勾配ブースティング
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正解 ②t-SNE
解説
t-SNE(t-distributed Stochastic Neighbor Embedding)は、高次元のデータを2次元や3次元に次元削減して可視化するための手法です。元の高次元空間で近くにあるデータどうしが、低次元の図の上でも近くに配置されるように変換するため、データの中にあるまとまり(クラスタ)の様子を目で見て確認するのに向いています。一方で、主に可視化のための手法であり、図の上での距離や軸そのものの意味を厳密に解釈することには注意が必要です。

他の選択肢が不適切な理由
・k近傍法:近いk個のデータの多数決で分類する教師あり学習の手法で、可視化の手法ではありません。
・ロジスティック回帰:シグモイド関数で確率を出力する分類の手法です。
・勾配ブースティング:決定木を順に学習して残差を補っていく、教師あり学習の手法です。

覚え方のポイント
次元削減の手法は「主成分分析(分散が大きい方向に軸)」「t-SNE(近いものを近くに配置して可視化)」「多次元尺度構成法(距離の関係を保つ)」の3つを区別しましょう。
問52-3

ECサイトのレコメンドで用いられる「協調フィルタリング」の説明として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①商品の説明文や色、価格などの特徴だけをもとに、見ていた商品に似た商品を推薦する方法である。
  • ②利用者の年齢や性別などの属性だけをもとに、同じ属性の人に一律に同じ商品を推薦する方法である。
  • ③購買や評価の履歴が似ている他の利用者の情報をもとに、その利用者が好みそうな商品を推薦する。
  • ④新しく登録されたばかりで履歴がまったくない利用者や商品にも、高い精度で推薦できる方法である。
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正解 ③購買や評価の履歴が似ている他の利用者の情報をもとに、その利用者が好みそうな商品を推薦する。
解説
協調フィルタリングは、多くの利用者の購買履歴や評価の履歴を使い、「あなたと好みが似ている人が買った(高く評価した)商品」を推薦する方法です。「この商品を買った人は、こんな商品も買っています」という表示が代表例です。商品そのものの内容を知らなくても推薦できる一方、履歴がほとんどない新しい利用者や新しい商品にはうまく推薦できない「コールドスタート問題」を抱えています。

他の選択肢が不適切な理由
・商品の特徴だけをもとに似た商品を推薦する:これは「内容ベースフィルタリング(コンテンツベースフィルタリング)」の説明です。
・属性だけで一律に推薦する:利用者どうしの履歴の類似を使っていないため、協調フィルタリングではありません。
・履歴がない利用者や商品にも高い精度で推薦できる:これは協調フィルタリングの弱点(コールドスタート問題)と逆の記述です。

覚え方のポイント
「協調=ほかの人の行動を使う」「内容ベース=商品そのものの特徴を使う」。協調フィルタリングの弱点は「コールドスタート問題」とセットで覚えましょう。
問62-3

大量の文書を、それぞれが複数の話題(トピック)の混ざり合いでできていると考え、各文書にどの話題がどれだけ含まれるかを推定する手法として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①サポートベクターマシン
  • ②自己回帰モデル
  • ③Q学習
  • ④トピックモデル(LDAなど)
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正解 ④トピックモデル(LDAなど)
解説
トピックモデルは、正解ラベルを使わずに、大量の文書に潜む話題(トピック)を見つけ出す教師なし学習の手法です。1つの文書は、たとえば「スポーツ70%・経済30%」のように、複数のトピックが混ざり合ってできていると考え、それぞれの文書にどのトピックがどれだけ含まれるか、各トピックではどの単語が出やすいかを推定します。代表的な手法に、潜在的ディリクレ配分法(LDA:Latent Dirichlet Allocation)があります。

他の選択肢が不適切な理由
・サポートベクターマシン:マージン最大化で境界を決める、教師あり学習の手法です。
・自己回帰モデル:過去の自分自身の値から将来を予測する時系列のモデルです。
・Q学習:行動の価値(Q値)を学習する強化学習の手法です。

覚え方のポイント
「トピックモデル=1つの文書に複数の話題が混ざっている」と考える点が特徴です。k-means法のように「1つのデータは1つのグループだけに属する」と考える方法との違いに注目しましょう。
問72-3

教師なし学習の「クラスタリング」と、教師あり学習の「分類」の違いとして、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①クラスタリングは正解ラベルを使わずにデータの集まりを見つけ、分類は正解ラベルをもとにクラスを予測する。
  • ②分類は正解ラベルを使わずにデータの集まりを見つけ、クラスタリングは正解ラベルをもとにクラスを予測する。
  • ③クラスタリングと分類はどちらも正解ラベルを使う方法で、違いは扱うデータが画像か文章かだけである。
  • ④クラスタリングは数値を予測する方法で、分類は時系列データの将来の値を予測するための方法である。
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正解 ①クラスタリングは正解ラベルを使わずにデータの集まりを見つけ、分類は正解ラベルをもとにクラスを予測する。
解説
クラスタリングは、正解ラベルのないデータから、似たものどうしの集まり(クラスタ)を見つけ出す教師なし学習の手法です。見つかったグループが何を意味するかは、あとから人が解釈します。一方、分類は、「犬」「猫」のような正解ラベルの付いたデータで学習し、新しいデータがどのクラスに属するかを予測する教師あり学習の課題です。グループ分けという点は似ていますが、正解の有無が決定的に違います。

他の選択肢が不適切な理由
・分類が正解ラベルを使わないという記述:2つの説明が逆になっています。
・どちらも正解ラベルを使い、違いはデータの種類だけ:クラスタリングは正解ラベルを使いません。
・クラスタリングは数値を予測し、分類は時系列を予測する:数値の予測は回帰、時系列の予測は時系列分析の説明です。

覚え方のポイント
顧客を購買行動で自動的にグループ分けする「顧客のセグメンテーション」は、クラスタリングの代表的な活用例です。「正解なしでグループ分け=クラスタリング」と覚えましょう。
問82-3

行列をいくつかの行列の積に分解する手法で、文書と単語の関係を表す行列から潜在的な意味を取り出す「潜在意味解析」などに用いられるものとして、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①ブートストラップ法
  • ②特異値分解(SVD)
  • ③誤差逆伝播法
  • ④モンテカルロ法
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正解 ②特異値分解(SVD)
解説
特異値分解(SVD:Singular Value Decomposition)は、1つの行列を3つの行列の積に分解する数学的な手法です。重要度の高い成分だけを残すことで、データの次元を減らしたり、ノイズを取り除いたりできます。自然言語処理では、「どの文書にどの単語がどれだけ出てくるか」を表す行列に特異値分解を行い、単語や文書の背後にある潜在的な意味を取り出す「潜在意味解析(LSA)」に用いられてきました。

他の選択肢が不適切な理由
・ブートストラップ法:重複を許してランダムにデータを取り出す方法で、行列の分解ではありません。
・誤差逆伝播法:ニューラルネットワークで誤差を逆向きに伝えて重みを更新する方法です。
・モンテカルロ法:乱数を使った試行を繰り返して、答えを近似的に求める方法です。

覚え方のポイント
特異値分解は、主成分分析とも深く関係する次元削減の手法です。「行列を分解して、大事な成分だけを残す」と覚えましょう。
問92-3

対象どうしの距離(似ていなさ)の関係をできるだけ保つようにして、データを2次元などの低次元の空間に配置する手法として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①ランダムフォレスト
  • ②k近傍法
  • ③多次元尺度構成法(MDS)
  • ④ソフトマックス関数
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正解 ③多次元尺度構成法(MDS)
解説
多次元尺度構成法(MDS:Multi-Dimensional Scaling)は、対象どうしの距離(または似ていなさ)の関係をできるだけ保つように、データを2次元や3次元などの低次元の空間に配置する手法です。たとえば、都市間の距離の表だけから、都市の位置関係を表す地図のような図を描くことができます。商品やブランドの似ている度合いを図にして比較する「ポジショニングマップ」の作成などにも使われます。

他の選択肢が不適切な理由
・ランダムフォレスト:多数の決定木を組み合わせる、教師あり学習のアンサンブル学習の手法です。
・k近傍法:近いk個のデータの多数決で分類する、教師あり学習の手法です。
・ソフトマックス関数:複数の値を合計1の確率に変換する関数で、多クラス分類の出力層で使われます。

覚え方のポイント
「MDS=距離の関係を保って配置する」。主成分分析やt-SNEと同じく、教師なし学習の次元削減・可視化の手法として分類されます。
問102-3

教師なし学習の活用例として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①過去の不正取引に付けた正解ラベルを使い、新しい取引が不正かどうかを分類する
  • ②将棋の対局で勝ったときに報酬を与え、勝ちやすい指し手を試行錯誤で身に付ける
  • ③過去の売上の実績値を正解として使い、来月の売上の金額を数値で予測する
  • ④正常なデータの特徴を学び、大きく外れた取引を不正の疑いとして検出する
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正解 ④正常なデータの特徴を学び、大きく外れた取引を不正の疑いとして検出する
解説
異常検知は、教師なし学習の代表的な活用例の一つです。不正な取引や機械の故障といった「異常」は、めったに起こらないため、正解ラベルの付いた異常データを十分に集めることが難しい場合があります。そこで、大量にある正常なデータだけから「正常とはどういう状態か」を学び、そこから大きく外れたデータを異常の疑いとして検出します。

他の選択肢が不適切な理由
・正解ラベルを使って不正かどうかを分類する:正解ラベルを使っているので、教師あり学習(分類)です。
・勝ったときに報酬を与えて指し手を身に付ける:報酬を手がかりに行動を学ぶので、強化学習です。
・実績値を正解として売上の金額を予測する:正解を使って数値を予測しているので、教師あり学習(回帰)です。

覚え方のポイント
教師なし学習の主な活用は「クラスタリング(グループ分け)」「次元削減(情報の圧縮・可視化)」「異常検知」「レコメンド(協調フィルタリング)」です。問題文に「正解ラベル」「報酬」があるかどうかで見分けましょう。

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※本ページの問題・解説は、生成AI(人工知能)を活用して作成しています。

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