【AIML】事前学習モデル(pre-trained models)と転移学習(transfer learning)って知っていますか?

こんにちは。SCSKの島村です。

AIMLの勉強をしていると、「事前学習済みモデル(pre-trained models)」 という言葉を目にする方も多いと思います。実際に、Google CloudやAWSのAIサービスの中にも「事前学習済みモデル」との記載があるものも少なくないと思います。

また、機械学習における「事前学習モデル」と一緒に登場するキーワードとして「転移学習(transfer learning)」とう言葉もあります。

事前学習済みモデルと記載のあるサービス

今回は、そんな機械学習における「事前学習モデル(pre-trained models)と転移学習(transfer learning)」について、簡単にご紹介できればと思います。

事前学習モデル(pre-trained models)と転移学習(transfer learning)とは??

機械学習モデルで高い性能を実現するためには、質のいいデータで大規模に学習させる必要があります。しかしながら、実際にデータを収集するにはセンサーの設置やネットワークの構築などのコストがかかるため、大規模データの収集は容易ではありません。

また、異常データなど絶対的に量が少ないデータも数多くあるのが現実です。

そこで、少量のデータを活用して高い性能を実現する方法として、収集しやすい一般的なデータで汎用的に使える事前学習済みモデルを構築し、そこに収集した少量の学習データを用いて学習させるような手法を用います。

この学習方法を転移学習と呼び、転移学習の基盤となる事前学習済みモデルについては、用途に合わせて様々なものが提供されています。

  • 事前学習済みモデル(pre-trained models)とは …. 大規模なデータセットを用いて訓練した学習済みモデル
  • 転移学習(transfer learning)とは …. 事前学習済みモデルを小規模データに適用させて効率的に学習させる方法

事前学習済みモデルと転移学習の関係

転移学習と混合しやすい言葉として「ファインチューニング」という手法もあります。技術的な内容になるの今回は割愛させていただきますが、モデルの重みの使い方に違いがあります。

・転移学習:学習済みモデルの重みは固定して、追加層のみを利用して学習
・ファインチューニング:学習済みモデルの重みを初期値として再学習

機会があれば、これらのメリデメについてもブログにできればと思います。

よく用いられる有名な事前学習済みモデル

TensorFlow Hub提供モジュール(一部)
分野   モデル名
画像系 Classification (399)

Feature vector (217)

Object detection (100)

Inception(V1,V2,V3)

Inception-ResNet(V2)

MobileNet(V1,V2)

ResNet(V1,V2) etc…

テキスト系 Embedding (207)

Language model (98)

Preprocessing (16)

NNLM

Universal Sentence Encoder

word2vec etc…

動画系 Classification (18)

Generation (5)

Audio text (3)

MoVieNet etc…
音声系 Embedding (16)

Event classification (13)

Command detection (11)

wav2vec2 etc…

*モデルの詳細については今回は割愛させていただきます。

転移学習(transfer learning)のメリット

  • 既に優秀な事前学習済みモデルが多く存在
  • 少量の訓練データで、性能を発揮できる(汎化を改善可能)
  • 最小限の計算資源で、学習時間を短縮できる

最後に

今回は「事前学習モデル(pre-trained models)と転移学習(transfer learning)」についてご紹介させていただきました。

今後とも、AIMLに関する情報やGoogle CloudのAIMLサービスのアップデート情報を掲載していきたいと思います。

最後まで読んでいただき、ありがとうございました!!!

著者について

SCSK株式会社のクラウド専門部隊に所属
Google Cloudの
・AI MLサービス選定/導入コンサルティング/導入サポート/AI 基盤・運用構築 まで多く案件を担当
Google Cloud Partner Top Engineer 2024 受賞 カテゴリ:Cloud AI/ML
Google Cloud Next Tokyo 出展
Google Cloud Day ’23 Tour 登壇
「AI は選んで組み込んで実装!最新 AI を道具として有効利用するためには!?」
■好きな Google Cloud サービス:Vertex AI / Dialogflow CX / Visual Inspection AI / Cloud Run

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