再帰型ニューラルネットワーク(RNN)とは

さいきがたにゅーらるねっとわーく

系列データを1つの要素ずつ順に処理し、それまでの情報を隠れ状態として次の時刻に引き継ぐニューラルネットワーク。同じ重みを各時刻で使い回すので、長さの違う系列を扱える。長い系列では勾配消失が起こりやすいため、ゲートで情報の保持と忘却を制御するLSTMやGRUが考案された。時刻の順に計算する必要があり並列化しにくいことから、言語の処理では多くの用途でTransformerに置き換えられている。

「再帰型ニューラルネットワーク(RNN)」は、1分野の2問の練習問題に出てきます(機械学習の基礎など)。

この用語の分野: 機械学習の基礎

再帰型ニューラルネットワーク(RNN)の練習問題に挑戦

再帰型ニューラルネットワーク(RNN)とLSTMの説明として、適切なものはどれか。

  1. ARNNは画像の各位置に同じフィルタをかけて局所的な特徴を取り出すネットワークで、LSTMはそのプーリング層を改良して位置のずれに強くしたものである
  2. BRNNは系列のすべての要素を互いに独立に扱い、前の時刻の結果を使わずに同時に並列に処理できるので、長い系列ほど学習が速く進む
  3. CRNNは前の時刻の隠れ状態を次の時刻に引き継いで系列を順に処理し、LSTMはゲートで情報を残すか忘れるかを制御して、長い系列での勾配消失を起こしにくくしたものである
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正解:C. RNNは前の時刻の隠れ状態を次の時刻に引き継いで系列を順に処理し、LSTMはゲートで情報を残すか忘れるかを制御して、長い系列での勾配消失を起こしにくくしたものである

RNNは、文章や音声、センサーの時系列のような系列データを1つの要素ずつ順に処理し、それまでの情報を隠れ状態として次の時刻に引き継ぐネットワークです。時刻をさかのぼって誤差を伝えるので、長い系列では勾配が消えたり大きくなりすぎたりしやすく、遠い過去の情報を学びにくくなります。LSTMは、情報をため込むセルと、入力・忘却・出力のゲートを持ち、必要な情報を長く保てるようにしたものです。ただし、どちらも時刻の順に計算する必要があるので並列化しにくく、この点を改善したのがTransformerです。

解説の中の「再帰型ニューラルネットワーク(RNN)」

「再帰型ニューラルネットワーク(RNN)」が出てくる問題(2問)

  1. 再帰型ニューラルネットワーク(RNN)とLSTMの説明として、適切なものはどれか。
  2. Transformerで使われるセルフアテンション(自己注意機構)の説明として、適切なものはどれか。

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