新規事業のつくり方

新しいことを学ぶことが好きです。今は機械学習や自然言語処理に興味があります。

カテゴリ: 人工知能

データサイエンスや機械学習では、グラフ作成ツールとしてmatplotlibが大変利用されています。なぜmatplotlibを使うのか、なぜグラフを作成するのか、その理由とグラフの作成方法をまとめました。

過去記事
※pandas編:python機械学習でなぜpandasが利用されているのか
※scikit-learn編:python機械学習(AI)のデータ処理(pandas/scikit-learn)

matplotlibとは

matplotlibは、グラフ描画のためのpython用ライブラリです。データをいろんなグラフで可視化することが出来ます。折れ線グラフや散布図などたくさんのグラフが用意されています。

グラフの持つ力はすごいです。グラフは事実を分かりやすく人に伝えることが出来ます。例えば、横軸にビタミンCの摂取量、縦軸に肌の健康度を取り、棒グラフを作成したところ、右肩上がりなグラフができたとします。そのグラフを広告で大々的に打てば、明日には女性陣がビタミンCを買い込んですぐに売り切れてしまうでしょう。事実を目で見える形で示すこと、これがグラフの持つ力です。

matplotlibは、そんなグラフを簡単に無料で作ることが出来ます。
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機械学習ではpandasが非常に利用されています。なぜpandasを使うのか、その理由とpandasの基礎的なデータ処理をまとめました。

Pandasとは

pandasは、エクセルのようにデータを加工したり解析できるpython向けライブラリです。pythonのスクリプトコードの先頭行でインポートすると、pandasを利用することが出来ます。

pandas の基本的なデータ構造はDataFrame(データフレーム)です。DataFrameとは、Excelと同じデータ構造で、二次元のテーブルのことです。つまり行と列をもった配列データです。DataFrameの列データに付与するラベルをカラム(columns)と呼びます。

過去記事:AIエンジニアが教えるゼロから機械学習の勉強法

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機械学習のハードルは、どんどん下がっています。理由は、pythonとscikit-learnが簡単だからです。
機械学習の第一歩は、pythonの理解です。この記事では、完全初心者向けに、よく利用するpythonの関数をご紹介します。いわば機械学習のSTEP1です!

pyhonとは

pythonはシンプルなプログラミング言語です。最も習熟しやすい言語のひとつです。また便利なライブラリがたくさんあります。

pandas:pandasは、エクセルのようにデータを処理したり分析できる。
NumPy:高速で行列計算ができるライブラリ。リストと勘違いしやすいので注意。行ごとに列数が異なるような2 次元配列などは扱えません。
scikit-learn:機械学習の機能が豊富。
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本記事では、機械学習モデルの評価方法をまとめて解説します。

機械学習モデルの評価は「ホールドアウト法」と「交差検定(クロスバリデーション)」と「混合行列」が分かれば大丈夫です。pythonとscikit-learnのコードと合わせて見ていきます。
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ディープラーニングを、世界一簡単に実装する方法を見つけましたのでご報告します。

ディープラーニングとは

ニューラルネットワークというアルゴリズムがあり、『入力層』・『中間層』・『出力層』の3つに分かれるのですが、このうち『中間層』を多層化したものをディープラーニングと呼びます。機械学習のアルゴリズムの一つです。

ディープラーニングの得意分野

画像認識分野で非常に高い性能を発揮します。理由は、畳み込みニューラルネットワークとReLU関数です。畳み込みニューラルネットワークにより、画像の特徴を適切に捉えることが出来るようになりました。ReLU関数では、誤差逆伝播法で微分が1になることから、勾配が消えなくなるという問題を解決しました。またそもそも計算量が低いため、活性化関数として非常に利用されています。

音声認識分野でも、音声の「あ」とか「い」とかの波形があるのですが、その波形を画像と見立て分類することで、素晴らしい性能を発揮しています。
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