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人工知能・機械学習・LLMとは?AI基礎知識をわかりやすく解説!

生成AI

「AI(人工知能)って最近よく聞くけど、正直よくわからない…」そんな方のための超入門ガイドです!

機械学習ディープラーニング、ChatGPTで話題のLLM(大規模言語モデル)まで、AI初心者が知っておきたい基礎知識をサクッと解説します。難しい専門用語は使わず、「弱いAI」「強いAI」の違いから最新の拡散モデルまで、抵抗なく読めるように書きたいと思います。

この記事を読み終わる頃には、AIの全体像がスッキリ理解できているはず!さあ、一緒にAIの世界を覗いてみましょう。

目次

そもそもAIって何?人工知能の基本をサクッと理解

AIは日本語で言うと人工知能

AIとは「Artificial Intelligence」の略で、日本語では「人工知能」と訳されます。この言葉を聞くと、なんだか難しそうに感じませんか?でも実はとてもシンプルな概念なんです。

人工知能という名前の通り、人間が持つ「知能」をコンピューター上で「人工的に」作り出したもの。つまり、私たちが普段当たり前にやっている「考える」「判断する」「学習する」といった知的な活動を、機械にもできるようにした技術のことです。

人間

例えば、スマホをかざすと顔にピントを合わせてくれるのも立派なAI

身近なところにもAIは溢れているんですね。

コンピューター上で人間の知能を再現

人間の知能をコンピューターで再現するって、一体どういうことでしょうか?簡単に言うと、人間が頭の中でやっている「情報処理」をプログラムで真似することです。

人間は五感から情報を受け取り、過去の経験と照らし合わせて判断し、行動を決めます。AIも同じように、データ(情報)を受け取り、あらかじめ学習したパターンと比較して、最適な答えを導き出します。

ただし、現在のAIはまだ人間の知能を完全に再現できているわけではありません。特定の分野では人間を上回る性能を見せることもありますが、総合的な知能という点では、まだまだ発展途上。しかし、その進歩スピードは目覚ましく、日々新しい可能性が生まれています!

弱いAIと強いAI、どこが違うの?

弱いAI(特化型AI)

弱いAI(特化型AI)とは、人間が事前にプログラムした特定のタスクのみを実行できるAIのことを指します。

「弱い」といっても性能が劣るという意味ではありません。むしろ、その専門分野では驚くほど高い能力を発揮するんです。身近な例でいうと、将棋AIや囲碁AI、画像認識システム、翻訳アプリなどがこれに当たります。例えば、将棋AIはプロ棋士を上回る強さを持っていますが、料理のレシピを考えたり、絵を描いたりすることはできません。つまり、一つの分野のエキスパートのような存在。現在実用化されているAIのほとんどがこの弱いAIに分類されます。ChatGPTも実は弱いAIの一種で、言語処理に特化している専門家なんですよ。

強いAI(汎用AI)

強いAI(汎用AI)とは、ドラえもんのように自立的な思考能力を持ち、人間と同じような意識や感情を備えたAIのことです。

まさにドラえもんのような存在と言えるでしょう!料理も得意、勉強も教えられる、相談にも乗ってくれる、そんな万能な知能を持ったAIです。強いAIは自分で考え、学び、感情すら持つ可能性があると言われています。しかし、現実的には強いAIはまだ存在していません。

研究者たちは「いつか実現できるか」「本当に可能なのか」について今も議論を続けています。SF映画に出てくるような、人間と同じかそれ以上の知能を持つAIは、今のところ想像の世界の話。でも、技術の進歩は予想以上に早いかもしれませんね。

機械学習って何?

データからパターンを見つける技術

機械学習とは、コンピュータがデータからパターンや規則性を自動的に学習し、予測や分類を行う技術のことです。

人間が一つ一つルールを教えるのではなく、コンピューターが勝手に学んでくれるんですね。

人間

たとえば、メールのスパムフィルターは何千件ものメールデータを学習させることで、「このメールはスパムっぽい」と自動的に判断できるようになります。

これが機械学習の魅力!人間が意識していない細かなパターンも見つけてくれるんです。主な手法としては、正解データで学習する「教師あり学習」、正解なしでパターンを探す「教師なし学習」、試行錯誤で学ぶ「強化学習」などいくつか種類があります。

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予測と分類がメインのお仕事

機械学習の主な任務は、大きく分けて「予測」と「分類」の2つです。予測とは、過去のデータを元に未来の値を推測すること。例えば、過去の売上データから来月の売上を予測したり、気温データから明日の天気を予測したりですね。分類とは、データをいくつかのカテゴリーに振り分けることです。メールを「スパム」と「正常なメール」に分けるのも分類ですし、写真を見て「猫」「犬」「その他」に分けるのも分類です。つまり、機械学習は「未来を当てる占い師」と「物事を仕分けする整理上手」の両方の顔を持っていると言えるでしょう。そして、これらの機能を利用して、おすすめ商品の推薦、交通渋滞の予測、病気の診断など、幅広い分野で活用されています。

ディープラーニングが革命を起こした理由

人工ニューロンとニューラルネットワーク

ディープラーニング(深層学習)とは、人間の脳を模倣した「ニューラルネットワーク」を何層も重ねた機械学習手法です。

脳のニューロン(神経細胞)が情報を伝達し合う仕組みをコンピューターで再現したものですね。一つ一つの人工ニューロンは簡単な計算しかできませんが、それらが網の目のように繋がってネットワークを形成することで、複雑なパターン認識が可能になります。

今までの機械学習では処理できなかった、音声や画像、自然言語などの複雑なデータを理解できるようになったんです。その結果、SiriやChatGPTなど、私たちが日常的に使っているサービスが生まれました。文字通り「深い」学習をすることで、今までの限界を突破したのがディープラーニングの凄さです。

ビッグデータがAIを賢くした

ディープラーニングが革命を起こせたもう一つの大きな要因が、ビッグデータの存在です。インターネットの普及で、世界中の情報がデジタル化され、かつては考えられないほど大量のデータが蓄積されました。ソーシャルメディアの投稿、オンラインショッピングの購入履歴、スマホで撮った写真、動画配信サービスの視聴データなど、あらゆるものがデータとして記録されています。

AIは「学習データ」が多いほど賢くなるという特性があります。つまり、ビッグデータとディープラーニングの組み合わせは、まさに魔法のレシピだったわけです!現在のコンピューターの処理能力向上も加わって、AIが人間を上回る性能を発揮する分野がどんどん増えています。

大規模言語モデル(LLM)の正体

トランスフォーマーがゲームチェンジャー

大規模言語モデル(LLM:Large Language Model)とは、膨大な量のテキストデータで訓練された、自然な文章を理解・生成できるAIモデルです。

その革命を支えたのが「トランスフォーマー」という画期的なアーキテクチャでした。この技術の登場で、AIはついに「文脈を理解する」能力を手に入れたんです。

今まではAIは単語一つ一つをバラバラに処理していましたが、トランスフォーマーは文章全体の関係性や意味を同時に理解できるようになりました。つまり、「前後の文脈を読んで理解する」ことができるようになったんですね。

人間

例えば、「カレーが食べたい」とAIに言えばトランスフォーマーの場合は前後の文脈を理解して近くのカレー屋さんを探してくれます。

このブレイクスルーによって、今までとは段違いに自然な会話や文章作成が可能になり、ChatGPTをはじめとする各種サービスが一気に花開きました。まさにゲームチェンジャーです!

ChatGPTの仕組みをざっくり解説

ChatGPTは、インターネット上の膨大なテキストデータ(ウェブサイト、書籍、論文など)で事前に訓練された大規模言語モデルです。

具体的には、「この文章の次に来る単語は何か?」を予測するタスクを何億回も繰り返して学習しました。その結果、人間が質問したときに、最も適切で自然な回答を生成できるようになったんです。しかも、単に模範解答を返すだけではなく、質問の意図を理解して柔軟に対応できます。先ほど紹介したトランスフォーマーによって前後の文脈を読んでいるのですね!

翻訳、要約、コード作成、アイデア出しなど、あらゆる言語タスクをこなしてくれるのは、この幅広い学習のおかげです。ただし、完璧ではなく、時々間違った情報を生成することもあります。でも、それでも十分に革命的な技術ですよね!

拡散モデルで画像生成の仕組み

ノイズから美しい画像を作る魔法

拡散モデルとは、美しい画像に少しずつノイズ(雑音)を加えていき、最終的に完全なノイズにしてしまう進歩を学習し、その逆のプロセスで美しい画像を生成する技術です。

なんだか不思議な仕組みですよね?例えば、美しい風景写真に、ちょっとずつ砂のようなノイズを散らしていき、最終的には完全にザラザラの状態にします。この「美しい画像→ノイズ」の過程を何万枚もの画像で学習した結果、AIは「ノイズ→美しい画像」の逆向きの作業ができるようになりました。つまり、ランダムなノイズから始めて、少しずつノイズを除去していくことで、最終的に美しい画像を作り出せるんです。Stable DiffusionやMidjourneyなどの人気サービスがこの技術を使っていて、テキストで説明するだけで驚くほどリアルな画像やアート作品を生成できます。まさに魔法のような技術ですね!

AIのハルシネーション問題

もっともらしい嘘をつくAIの特徴

ハルシネーションとは、AIがもっともらしく聞こえるけれど、実際には間違った情報や事実ではないことを生成してしまう現象です。

精神医学の用語で「幻覚」を意味するこの言葉が使われているのは、AIがまるで幻を見ているかのように、存在しないものを「ある」と認識してしまうからです。例えば、ChatGPTに「存在しない本の情報」を聞いたときに、いかにも本当にあるかのように詳細な内容を作り上げて答えることがあります。これは意図的に嘘をついているわけではなく、AIが学習したパターンから「もっともらしい答え」を生成しようとした結果なんです。

つまり、AIは「真実」と「もっともらしさ」の区別がついていないんですね。ですから、AIを使うときは「生成された情報は事実確認が必要」ということを覆えておくことが大切です。でも、この特性を理解して使えば、創造性を発揮するパートナーとしてとっても有用なツールです。

まとめ:AI初心者が知っておきたい基礎知識

お疲れさまでした!ここまで読んでいただいたあなたは、もう「AI初心者」ではありません。AIの基本から最新技術まで、全体像を理解できたはずです。AI(人工知能)は人間の知能をコンピューターで再現する技術で、特定分野に特化した「弱いAI」と人間のような汎用性を持つ「強いAI」に分かれます。機械学習でデータからパターンを学び、ディープラーニングでさらに複雑な処理が可能になりました。そして、トランスフォーマー技術によって生まれたLLM(大規模言語モデル)がChatGPTのようなサービスを実現し、拡散モデルが驚くほど美しい画像生成を可能にしました。ただし、ハルシネーションのような課題もあるため、使う際は注意が必要です。

これからのAIの進化はさらに加速し、私たちの生活や仕事を大きく変えていくでしょう。この記事ではAIやその周辺知識についてざっくりと紹介しました!このブログではAIについて色んな記事を出しているので、AIについてもっと知りたい方はぜひ他の記事も読んでみてください!

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