ニューラルネットワークの学習目的は何を最小化する?混同しやすい用語も整理【G検定対策】

G検定対策

はじめに

G検定では、ディープラーニングや機械学習の基礎概念に関する問題が頻繁に出題される。
中でも、「ニューラルネットワークの学習目的」や「損失関数(ロス関数)」に関する設問は理解しておくべきテーマのひとつだ。

本記事では、実際の過去問を取り上げながら、「ニューラルネットワークにおける学習目的」について要点を整理していく。


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問題:次の文に当てはまる言葉はどれか?

以下の文章を読み、(●)に最もよく当てはまる選択肢を選べ。

ニューラルネットワークの学習の目的は(●)関数の値を可能な限り最小にするパラメータを探索することである。

選択肢

  1. 目的
  2. 伝達
  3. 活性化
  4. 損失

正解は 「4. 損失


なぜ「損失関数」が正解なのか?

ニューラルネットワークでは、入力データに対して出力を予測し、その結果と正解との「ズレ(誤差)」を数値化する必要がある。
この「誤差」を表すのが 損失関数(Loss Function) であり、モデルがどれだけ正解から外れているかを評価する役割を担う。

学習とは、この損失関数の値を最小にするように、ネットワークの重みやバイアスといったパラメータを更新していくプロセスだ。
つまり、「損失関数の値をできる限り小さくすること」が学習の目的になる。


他の選択肢はなぜ誤りなのか?

G検定では、正解の知識だけでなく、なぜ他の選択肢が不正解なのかを明確にしておくことが重要だ。以下に各選択肢の違いを整理する。

選択肢 説明 誤っている理由
目的関数 一見、合っていそうに見えるが、「目的関数」はより広義の用語で、機械学習全般に使われる。ニューラルネットワークでは「損失関数」として具体的に定義されるため、ここでは不適切。
伝達関数 ニューロンの出力を次の層に伝える関数(主に活性化関数とセット)。学習目標とは無関係。
活性化関数 非線形性を導入し、モデルの表現力を高めるために使われる関数。損失を最小化する目的には直接関与しない。
損失関数 正解。学習において最小化すべき評価値。予測の誤差を表す。

代表的な損失関数の種類

試験では「損失関数」という言葉だけでなく、代表的な関数名についても出題される可能性がある。ここで簡単に整理しておこう。

損失関数名 用途 特徴
平均二乗誤差(MSE) 回帰問題 誤差を二乗して平均する。大きな誤差に敏感。
交差エントロピー誤差 分類問題(特に2クラス or 多クラス) 確率的な出力と正解の差異を評価。分類問題では標準的。
Hinge Loss SVMやマージン分類器で利用 マージンを超えた誤差にペナルティ。分類に特化。

G検定における対策ポイント

  • 学習=損失関数の最小化」であるという考えを明確に持つこと
  • 目的関数」と「損失関数」の違いを意識する
  • 関連する用語(活性化関数、伝達関数など)との混同に注意する

実務への応用:損失関数の選定がモデル性能を左右する

損失関数は単なる試験用の用語ではない。
実際のAI開発でも、問題に適した損失関数を選ぶことがモデル性能に直結する。

例えば、以下のような使い分けが求められる。

  • 売上予測などの数値予測 → 平均二乗誤差(MSE)
  • 商品の人気カテゴリ分類などの多クラス分類 → ソフトマックス+交差エントロピー
  • 類似画像検索などの特徴抽出系タスク → コントラスト損失やトリプレットロス

G検定を通して基礎を押さえておくことで、実務でも「なぜこの損失関数なのか?」と論理的に選定できるようになる。


まとめ

G検定では、ニューラルネットワークの学習目的に関する問題がよく出題される。
今回の過去問のように、「学習とは何を最小化することなのか?」という基本に立ち返ることが重要だ。

✅ ニューラルネットワークの学習目的は「損失関数の最小化
✅ 「目的関数」や「活性化関数」など紛らわしい選択肢との違いを理解する
✅ 実務でも損失関数の選定はモデル精度に大きな影響を与える

G検定対策としても、機械学習の基礎理解としても、損失関数の役割はぜひ押さえておきたいポイントだ。

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