2027年試験 新シラバス対応・1-2

機械学習の手法の一問一答

生成AIパスポート試験「AIの基礎と歴史」から、機械学習の手法に関する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。本試験は四肢択一式(一部複数選択を含む)で出題されます。ここでは全て4択(正解は1つ)で出題しています。

問11-2

教師あり学習の説明として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①正解の付いていないデータから、データの中に隠れた構造や似たもの同士を見つけていく方法
  • ②入力データと正解のラベルを組にしたデータで学習し、新しい入力の正解を予測する方法
  • ③試行錯誤を通じて、得られる報酬の合計が最も大きくなるような行動を学んでいく方法
  • ④ごく少量の正解付きデータだけを使い、残りのデータは学習に一切使わないという方法
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正解 ②入力データと正解のラベルを組にしたデータで学習し、新しい入力の正解を予測する方法
解説
教師あり学習は、入力データと、それに対応する正解(ラベル)を組にしたデータ(教師データ)を使って学習し、新しい入力に対して正解を予測できるようにする方法です。
予測する対象によって、カテゴリーを当てる「分類」(迷惑メールかどうか、画像の動物の種類など)と、数値を当てる「回帰」(住宅の価格、来月の売上など)に分けられます。

他の選択肢が不適切な理由
・正解のないデータから構造を見つける:教師なし学習の説明です。
・報酬の合計が最大になる行動を学ぶ:強化学習の説明です。
・少量の正解付きデータだけを使い残りは使わない:半教師あり学習は、少量の正解付きデータと大量の正解なしデータを組み合わせて使う方法です。

覚え方のポイント
教師あり=「答え付きの問題集で勉強する」。分類(カテゴリー)と回帰(数値)の2種類があります。
問21-2

機械学習の手法とその例に関する次の記述a〜dのうち、適切なものの組合せを1つ選びなさい。
a.来月の売上金額を数値で予測するのは、教師あり学習の回帰の例である。
b.迷惑メールかどうかを判定するのは、教師なし学習のクラスタリングの例である。
c.似た購買傾向の顧客をグループに分けるのは、クラスタリングの例である。
d.囲碁で勝つための打ち方を試行錯誤で学ぶのは、次元削減の例である。

  • ①b・d
  • ②a・b
  • ③a・c
  • ④c・d
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正解 ③a・c
解説
aとcが適切です。
a:売上金額のような連続した数値を予測するのは、教師あり学習の「回帰」の例です。
c:正解のラベルを使わずに、似た購買傾向の顧客をグループに分けるのは、教師なし学習の「クラスタリング」の例です。

誤っている記述
・b:迷惑メールかどうかを、正解のラベル付きのデータで学習して判定するのは、教師あり学習の「分類(二値分類)」の例です。
・d:囲碁で勝つための打ち方を、試行錯誤と報酬をもとに学ぶのは「強化学習」の例です。次元削減は、データの項目の数を少なくまとめる教師なし学習の手法です。

覚え方のポイント
「数値を当てる=回帰」「カテゴリーを当てる=分類」「正解なしで仲間分け=クラスタリング」「試行錯誤と報酬=強化学習」。
問31-2

教師なし学習の「クラスタリング」の説明として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①報酬を手がかりにして、環境の中で最も良い行動の取り方を見つけ出していくこと
  • ②正解のラベルを使って、データを決められたカテゴリーのどれかに正しく分類すること
  • ③データの項目(次元)の数を、元の情報をなるべく保ったまま少なくしていくこと
  • ④正解のラベルを使わずに、データを似た性質を持つもの同士のグループに分けること
答えと解説を見る
正解 ④正解のラベルを使わずに、データを似た性質を持つもの同士のグループに分けること
解説
クラスタリングは、教師なし学習の代表的な手法で、正解のラベルを使わずに、データの特徴が似ているもの同士をまとめてグループ(クラスタ)に分けることです。
たとえば、顧客の購買履歴から似た傾向の顧客をグループに分け、グループごとに販売の施策を考える(顧客セグメンテーション)といった使い方があります。正解がないため、分けられたグループが何を意味するかは、人間が解釈する必要があります。

他の選択肢が不適切な理由
・ラベルを使って決められたカテゴリーに分類:教師あり学習の分類の説明です。
・次元の数を少なくする:教師なし学習の次元削減の説明です。
・報酬を手がかりに良い行動を見つける:強化学習の説明です。

覚え方のポイント
クラスタリング=「答えを知らずに、似たもの同士で仲間分け」。分類(正解あり)との違いが頻出です。

ひっかけ注意
「分類(classification)」と「クラスタリング(clustering)」は名前が似ていますが、正解ラベルを使うかどうかが決定的に違います。
問41-2

教師なし学習に関する記述として、適切でないものを1つ選びなさい。

  • ①教師なし学習では、正解のラベルを付けたデータを使って、モデルを学習させる。
  • ②クラスタリングは、似た性質を持つデータどうしをグループに分ける手法である。
  • ③次元削減は、データの項目の数を、重要な情報を保ちながら少なくする手法である。
  • ④分けられたグループが何を意味するかは、人間が解釈する必要がある場合が多い。
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正解 ①教師なし学習では、正解のラベルを付けたデータを使って、モデルを学習させる。
解説
教師なし学習は、正解のラベルが付いていないデータから、データの中に隠れた構造やまとまりを見つける方法です。すべてのデータに正解のラベルを付けて学習させるのは教師あり学習であり、この記述は適切ではありません。
教師なし学習の代表的な手法には、似たデータどうしをグループに分けるクラスタリングや、データの項目(次元)の数を重要な情報を保ちながら少なくする次元削減(主成分分析など)があります。正解がないため、分けられたグループの意味は人間が解釈する必要があります。

他の選択肢(適切な記述)について
・クラスタリング:教師なし学習の代表的な手法です。
・次元削減:教師なし学習の代表的な手法で、データを見やすくしたり計算を軽くしたりするのに使われます。
・グループの意味は人間が解釈する:正解のラベルがないため、結果の解釈は人間が行います。

覚え方のポイント
教師なし=「答えなし」。クラスタリング(仲間分け)と次元削減(要約)が代表です。
問51-2

強化学習の説明として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①正解の付いていないデータを、似たもの同士のグループに自動的に分けられるように学ぶ方法
  • ②正解のラベルが付いた大量のデータを使い、入力に対する正解を予測できるように学ぶ方法
  • ③エージェントが環境の中で行動し、得られる報酬の合計が大きくなる行動の仕方を学ぶ方法
  • ④少量の正解付きデータと大量の正解なしデータを、組み合わせて効率よく学んでいく方法
答えと解説を見る
正解 ③エージェントが環境の中で行動し、得られる報酬の合計が大きくなる行動の仕方を学ぶ方法
解説
強化学習は、エージェント(行動する主体)が環境の中で行動を選び、その結果として得られる報酬をもとに、長い目で見た報酬の合計が最大になるような行動の仕方(方策)を、試行錯誤を通じて学ぶ方法です。
囲碁のAlphaGoやロボットの制御などで成果を上げました。生成AIでは、人間の評価を報酬として使うRLHF(人間のフィードバックによる強化学習)が、LLMの回答を人間の意図に沿うよう調整するのに使われています。

他の選択肢が不適切な理由
・正解ラベル付きデータで学ぶ:教師あり学習の説明です。
・似たもの同士のグループに分ける:教師なし学習のクラスタリングの説明です。
・少量の正解付きと大量の正解なしを組み合わせる:半教師あり学習の説明です。

覚え方のポイント
強化学習=「ほめられる(報酬)と伸びる」。正解を教えるのではなく、結果の良し悪しで学ばせます。
問61-2

強化学習に関する記述として、適切でないものを1つ選びなさい。

  • ①強化学習では、各行動に対する正解のラベルが、学習の前に与えられている。
  • ②エージェントは、環境の中で行動を選び、その結果として報酬を受け取る。
  • ③方策とは、ある状態のときにどの行動を選ぶかを決める戦略のことである。
  • ④価値とは、将来にわたって得られる報酬の合計を見積もったもののことである。
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正解 ①強化学習では、各行動に対する正解のラベルが、学習の前に与えられている。
解説
強化学習は、エージェント(行動する主体)が環境の中で行動を選び、その結果として得られる報酬をもとに、将来にわたる報酬の合計が大きくなるような行動の仕方(方策)を、試行錯誤で学ぶ方法です。
すべての行動に対する正解のラベルが事前に与えられているわけではなく、行動の良し悪しは報酬によって後から分かります。したがって、この記述は適切ではありません。なお、生成AIでは、人間の評価を報酬として使うRLHFに強化学習が利用されています。

他の選択肢(適切な記述)について
・エージェントが行動を選び報酬を受け取る:強化学習の基本的な仕組みです。
・方策は行動を選ぶ戦略:強化学習で学習する対象です。
・価値は将来の報酬の合計の見積もり:目先の報酬だけでなく、将来まで含めて考えるのが強化学習です。

覚え方のポイント
強化学習=「正解は教えない、結果に点数(報酬)をつける」。
問71-2

機械学習の学習方法に関する記述として、適切でないものを1つ選びなさい。

  • ①教師あり学習は、入力と正解のラベルを組にしたデータを使って学習する方法である。
  • ②半教師あり学習は、正解の付いたデータを使わずに学習する方法のことである。
  • ③教師あり学習は、予測の対象によって、分類と回帰に分けることができる。
  • ④正解ラベルを人手で付ける作業には、大きな手間と費用がかかることがある。
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正解 ②半教師あり学習は、正解の付いたデータを使わずに学習する方法のことである。
解説
半教師あり学習は、少量の正解(ラベル)付きデータと、大量の正解なしデータを組み合わせて学習する方法です。正解付きデータを一切使わないわけではないため、この記述は適切ではありません(正解付きデータを使わない方法は教師なし学習です)。
正解ラベルを人手で付ける作業には大きな手間と費用がかかるため、手に入りやすい正解なしデータも活用して精度を高めようとするのが、半教師あり学習のねらいです。

他の選択肢(適切な記述)について
・入力と正解のラベルを組にしたデータで学習:教師あり学習の説明です。
・分類と回帰に分けられる:カテゴリーを当てる分類と、数値を当てる回帰の2つです。
・ラベル付けには手間と費用がかかる:半教師あり学習が必要とされる理由です。

覚え方のポイント
半教師あり=「答え付き少し+答えなし大量」。答え付きを一切使わないのは教師なし学習です。
問81-2

ノーフリーランチ定理の考え方として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①最も新しく発表された学習手法が、すべての問題で最も良い結果を出す。
  • ②ある問題で最も良かった手法は、ほかの問題でも最も良い結果を出す。
  • ③モデルの規模を大きくすれば、どのような問題でも性能は必ず向上していく。
  • ④あらゆる問題に対して常に最も優れている、万能の学習手法は存在しない。
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正解 ④あらゆる問題に対して常に最も優れている、万能の学習手法は存在しない。
解説
ノーフリーランチ定理(No Free Lunch Theorem)は、「あらゆる問題に対して平均的に見ると、どの手法も同じくらいの性能になり、すべての問題で常に最も優れた万能の手法は存在しない」ということを示した定理です。
そのため、実際には解きたい問題の性質やデータに合わせて、適した手法やモデルを選ぶ必要があります。名前は「タダで食べられる昼食はない(うまい話はない)」という英語のことわざに由来します。

他の選択肢が不適切な理由
・ある問題で最も良い手法はほかの問題でも最も良い:問題によって適した手法は異なるというのが、この定理の考え方です。
・規模を大きくすれば必ず性能が上がる:規模と性能の関係を扱うのはスケーリング則であり、ノーフリーランチ定理ではありません。また「必ず」とはいえません。
・最新の手法が常に最良:問題によって適した手法は異なるというのが、この定理の考え方です。

覚え方のポイント
ノーフリーランチ=「万能な手法というタダ飯はない」。問題に合わせて手法を選ぶ、と覚えましょう。
問91-2

分類のモデルの評価に使われる「正解率」の説明として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①全体のデータのうち、モデルの予測が正解と一致した割合
  • ②全体のデータのうち、学習に使わずに残しておいたデータの割合
  • ③モデルが予測を出すまでにかかった時間の、平均を表す値
  • ④学習データの中に含まれていた、正解ラベルの種類の数
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正解 ①全体のデータのうち、モデルの予測が正解と一致した割合
解説
正解率(Accuracy)は、分類のモデルの評価指標の一つで、全体のデータのうち、モデルの予測が正解と一致した割合です。100件中90件を正しく分類できれば、正解率は90%です。
ただし、データの偏りが大きい場合は注意が必要です。たとえば、100件中99件が「正常」というデータなら、すべてを「正常」と予測するだけで正解率は99%になりますが、肝心の「異常」は1件も見つけられていません。目的に応じて、ほかの指標と組み合わせて評価することが大切です。

他の選択肢が不適切な理由
・学習に使わず残したデータの割合:テストデータなどの分け方の話で、正解率ではありません。
・予測までにかかった時間の平均:処理速度の指標で、正解率ではありません。
・正解ラベルの種類の数:分類するクラスの数で、正解率ではありません。

覚え方のポイント
正解率=「当たった数÷全体の数」。ただしデータが偏っていると見かけ上高くなる、という注意点もセットで覚えましょう。
問101-2

機械学習の手法に関する次の記述a〜dのうち、適切なものの組合せを1つ選びなさい。
a.クラスタリングは、正解のラベルを使って学習する教師あり学習の手法である。
b.教師あり学習の「分類」のうち、2つのカテゴリーに分けるものを二値分類という。
c.次元削減は、データの件数を減らして学習時間を短くする手法のことである。
d.強化学習では、行動の結果として環境から与えられる報酬を手がかりに学習する。

  • ①a・c
  • ②b・d
  • ③a・b
  • ④c・d
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正解 ②b・d
解説
bとdが適切です。
b:分類のうち、迷惑メールかどうかのように2つのカテゴリーに分けるものを二値分類、3つ以上に分けるものを多値分類といいます。
d:強化学習は、行動の結果として環境から与えられる報酬を手がかりに、報酬の合計が大きくなる行動の仕方を学ぶ方法です。

誤っている記述
・a:クラスタリングは、正解のラベルを使わない教師なし学習の手法です。
・c:次元削減は、データの項目(次元)の数を減らす手法で、データの件数を減らすことではありません。

覚え方のポイント
「教師あり=分類・回帰」「教師なし=クラスタリング・次元削減」「強化学習=報酬」。手法の所属を整理しておきましょう。

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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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