「AIって何?」連載第三、四節で神経電網(ニューラル・ネットワーク)の中を数値が、どのように動くかを説明してきた。今回は、第ニ節「?」の右側に示した項目の神経電網が出来る事に、どうやって結び付けるかを説明しよう。

例として、0〜9までの文字としての数字を記憶する神経電網を取り上げる。分かり易くするために少し変更して説明するが、本丸の「?」の説明には何の問題もない。

余談だが最近、これを最初に私電脳パソコンに載せる電脳命令集プログラムとして作ったのは、NHK 技術センターの技術職員と知って驚いた。1970年代の事だったらしいが、発表しても誰も関心を持たなかったと言う。

先ず、第三、四節で紹介した神経電網の最小単位を思い出してもらいたい。これを拡張して、第一層の入力層に100個の細胞、第二層の隠れ層(利用者には見えないの意)に50個、第三層の出力層(答えの層)に100個の神経細胞を割り当てる。

第二層の一つの細胞には、一層の細胞数と同じ数、すなわち100個の重みがある。第三層の一つの細胞には、ニ層の細胞数と同じ数、すなわち50個の重みがある。以下は模式図。

以下は、これを電脳で 模擬 実験 シュミレーションして、図式にしたものである。繋がりの線は一部のみ描いてある。神経電網は計算の負荷が激しい事が分る。

それでは、前節でも使った表計算無形具スプレッドシートで、「?」の部分を説明する。これには、正解(教師信号)を見ると簡単に理解できる。但しここでは正解を表すのに、第三層の100個の升目(神経細胞)を以下図、右の表の様に、縦10個横10個の二次元として扱う。

電脳の画面は、2次元画像として様々な絵が表示されるが、電脳内部の記憶有形具メモリでは、絵の情報粒データは xxxx 番地〜 xxxx 番地の値として、一次元で保有される。この事を釘と紐で説明しよう。上図左の様に、左右の端に釘を数本ずつ隙間を開けて縦に打ち、左上端から太い紐を横に張って、一文字書きの様にぐるっと巡らせる。

そこに□を黒で書く。そして、紐を外して一直線に伸ばすと(左下)、横線と縦棒の黒が現れる。この黒印は記憶具メモリの特定の番地に置かれた□を意味する。非常に重要な事だが、この時、電脳には□の意味と言うか概念は無い。単に特定の番地が二進数値で満たされているだけである。

では、表計算無形具スプレッドシートに正解(教師信号)の「1」を入れてみる。空白は「0」とする。

この正解は人には意味が有る。これらを人は数字の「2」と「5」と解釈する。これで「?」の左から右の「文字が認識できる」に繋がる。しかし、電脳の神経電網にとっては、単にある記憶番地の「1」でしかない。

この様に正解を「0、1、2、3、4、5、6、7、8、9」と用意して、正解と同じ表の入力に「0〜9」をそれぞれ与えて、前進処理と後進処理を数千〜数万回行なって、入力の値と出力の値が同じ(同じ記憶番地が同じ1または0)に成る様に学習(重みを変化)させる。その後、任意の数字を入力して前進処理、即ち答えを出させる。

例えば、6を入力すると「6」の神経電網が最も一致する番地が多くなる。以下は数字記憶を電脳無形具ソフトで 模擬 実験 シュミレーションした結果であ。

上図の右側では、6の神経電網が93%の正解率を示している。ところで、この93%は正しいのだろうか。今回、他が1%なので疑う余地は無いが、他の神経電網で93%と90%が成ったらどう判断しようか。実は人が判断してるのである。そして、前節で取り上げたように解答(教師信号)に合わせて、媒介変数パラメータ(AlphaやEta、その他)を色々微調整するのである。AIは人が介在する危うい存在でもある。

以上が数字文字の記憶神経電網の「?」の部分であるが、実は今回の例は、分かり易くするために、バカ正直に神経電網を組んだ。模式図でも示したが、こんな大量に神経細胞や重みを組み込むと、超電脳スパコンならまだしも、私電脳パソコンでは、亀さんモードになって固まってしまう。色々工夫が必要である。次回は、この点や同じ神経電網なのに、別用途に使えることなど説明しようと思う。