半教師あり学習(Semi-supervised Learning)とは、少量のラベル付きデータと大量のラベルなしデータを組み合わせてモデルを訓練する機械学習の手法です。教師あり学習と教師なし学習の中間に位置する手法であり、ラベル付けコストを抑えながら高い精度を目指します。
なぜ半教師あり学習が必要か
実世界のデータでは、大量のデータを収集することは比較的容易でも、すべてに正確なラベルを付与するのは非常にコストがかかります。例えば、医療画像の診断ラベルは専門医でなければ付けられず、膨大な時間と費用が必要です。半教師あり学習は、この「ラベル付きデータが少ない」という現実的な制約に対処するための手法です。
| ひとことで言うと | 少量の正解付きデータと、大量の正解なしデータを組み合わせて学習する方法。 |
|---|---|
| 何がうれしいか | ラベル付けのコストを抑えながら、教師あり学習に近い精度を狙える。 |
| 注意点 | 最初のモデルが間違っていると、誤りを増幅してしまうことがある。 |
代表的な手法
代表的な手法には、自己学習(Self-training)、共学習(Co-training)、グラフベース手法、生成モデルベース手法などがあります。近年では、MixMatch、FixMatch、SimCLRなどの手法が深層学習と組み合わされ、高い性能を達成しています。
1少量の正解データ人が付けた数百件
▶
2仮のモデルを学習まず土台を作る
▶
3残りを自動判定確信度の高いものを採用
▶
4データを増やす疑似ラベルを追加
▶
5再学習精度が上がっていく
↺ 3〜5をくり返して少しずつ広げる
活用例
Web ページの分類、音声認識、医療画像診断、自然言語処理など、ラベル付きデータの取得コストが高い分野で広く利用されています。