JP7709662B2 - Specification-compliant data estimation device, machine learning method, specification-compliant data estimation method, and program - Google Patents
Specification-compliant data estimation device, machine learning method, specification-compliant data estimation method, and programInfo
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Description
本開示は、任意の機械学習モデルに対する入出力データのペアが満たすべき所定の仕様が存在する場合に、入出力データが所為の仕様を満たしつつ予測誤差を小さくすることを可能とする技術に関する。The present disclosure relates to a technology that, when there are certain specifications that an input/output data pair for a given machine learning model must satisfy, enables the input/output data to satisfy the given specifications while reducing prediction errors.
Xを入力ドメイン、Yを出力ドメインとする。機械学習とは、Xの要素xiとYの要素yiのペアの系列である、訓練例の列S= [(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)] が与えられたときに、入力ドメインXから出力ドメインYへの写像である仮説h:X→Yのうち、できるだけ正しくxiに対応するyiが予測可能な仮説の集合Hから選択するアルゴリズムである。即ち、機械学習
とは、h(xi)=yiを満たすような訓練例(xi,yi)∈Sが多数存在するような所定の仮説を、与えられた仮説の集合Hから選択する。 Let X be the input domain and Y be the output domain. Machine learning is an algorithm that, when a sequence of training examples S = [( x1 , y1 ), ( x2 , y2 ), ..., ( xn , yn )], which is a sequence of pairs of element xi of X and element yi of Y , is given, selects from a set of hypotheses H that can predict yi corresponding to xi as accurately as possible among hypotheses h: X → Y, which is a mapping from the input domain X to the output domain Y. In other words, machine learning selects a predetermined hypothesis from the given set of hypotheses H, where there are many training examples ( xi , yi ) ∈ S that satisfy h( xi ) = yi .
例えば、入力ドメインXとしては、N次元の実数ベクトルの集合、画像の集合、ニュース記事の集合などが考えられる。また、各入力ドメインXに対する各出力ドメインYとしては、実数の集合、画像に映っている物体の名前の集合、ニュースのカテゴリの集合などが考えられる。特に、出力ドメインYが離散的な自然数の有限集合Y={1,2,…,K}であった場合
、仮説h∈Hは多クラス分類器とよばれる。また、与えられた入力ドメインx∈Xに対して、仮説を用いて対応する出力ドメインy∈Yを推定する問題のことを多クラス分類問題とよぶ。 For example, the input domain X may be a set of N-dimensional real vectors, a set of images, a set of news articles, etc. Also, the output domain Y for each input domain X may be a set of real numbers, a set of names of objects in images, a set of news categories, etc. In particular, when the output domain Y is a discrete finite set of natural numbers Y={1,2,…,K}, the hypothesis h∈H is called a multi-class classifier. Also, the problem of estimating the corresponding output domain y∈Y for a given input domain x∈X using a hypothesis is called a multi-class classification problem.
このような機械学習技術を用いて多クラス分類問題を解く方法は広く利用されている。例えば、文書分類問題とは入力として与えられたニュース文書のジャンルを推定する問題であるが、この問題を多クラス分類問題とみなして機械学習技術を用いて解くことができる。Methods for solving multi-class classification problems using such machine learning techniques are widely used. For example, a text classification problem is a problem of estimating the genre of a news document given as input, and this problem can be regarded as a multi-class classification problem and solved using machine learning techniques.
機械学習技術は幅広い応用分野で利用されるが、機械学習技術が利用される場面によっては、与えられた入力ドメインxに対して、仮説の出力ドメインy=h(x)が満たすべき値が
仕様により予め定まっている場合がある。例えば、オンラインショッピングサービスの利用者に対して、利用者が興味を持つと期待される商品を推薦する仕組みは、利用者の集合をX, 推薦の対象となる商品の集合をYとするような多クラス分類問題として定式化できる。機械学習技術を用いてこのような問題を解くと、訓練(学習)例から推定された仮説h:X
→Yは、任意の利用者に対して任意の商品を推薦する可能性がある。 Machine learning technology is used in a wide range of application fields, but in some cases, the value that the hypothesis output domain y = h(x) should satisfy for a given input domain x is predetermined by specifications. For example, a mechanism for recommending products that are expected to interest users of an online shopping service can be formulated as a multi-class classification problem, with the set of users being X and the set of products to be recommended being Y. When solving such a problem using machine learning technology, the hypothesis h:X estimated from the training (learning) examples is
→Y may recommend any product to any user.
ところが、サービスの規約等によって、未成年者に対して特定の商品群を推薦することが禁止されている場合には、未成年である利用者xに対して、仮説が出力した商品y=h(x)
を推薦することは規約違反となる恐れがある。 However, if the terms of service prohibit the recommendation of certain products to minors, the product y=h(x) output by the hypothesis to a minor user x may be
Recommending someone may be in violation of the terms of use.
通常、仮説の集合Hから推定された仮説h∈Hが仕様(規約)を満たすことを保証するこ
とは困難である。そのため、従来は、このような仕様が存在する場合、仕様を加味することが可能な機械学習モデル(仮説の集合)として、例えば、Markov Logic Networksのよ
うな特定のモデルを利用する必要があった(非特許文献1参照)。 Usually, it is difficult to guarantee that a hypothesis h∈H estimated from a set of hypotheses H satisfies a specification (rule). Therefore, in the past, when such a specification exists, it was necessary to use a specific model such as Markov Logic Networks as a machine learning model (set of hypotheses) capable of taking the specification into account (see Non-Patent Document 1).
しかし、上記未成年者の例に限らず様々な仕様が存在し、様々な仕様に応じてよい性能を発揮する機械学習モデルは異なる。そのため、仕様を満たすことを保証しようとすると、仕様内容に応じた特定の機械学習モデルを選択しなければならないが、様々な機械学習モデルの中から適切な特定のモデルを選択することは現実には困難である。However, there are various specifications, not limited to the above example of minors, and the machine learning models that perform well according to the various specifications are different. Therefore, in order to guarantee that the specifications are met, a specific machine learning model must be selected according to the content of the specifications, but in reality, it is difficult to select an appropriate specific model from among various machine learning models.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、様々な仕様に応じて、適切な機械学習を行うことを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above points, and has an object to perform appropriate machine learning in accordance with various specifications.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、学習フェーズにおいて、機械学習モデルを所定の仕様に対応して機械学習させる仕様対応データ推定装置であって、入力データ及び出力データのペアである複数の訓練例のデータ及び当該複数の訓練例のそれぞれが前記所定の仕様を満たすか否かを出力する仕様関数を取得する取得部と、前記仕様関数を用いて、前記複数の訓練例のデータのうち前記所定の仕様を満たす所定の訓練例のデータを検証する仕様検証部と、前記所定の訓練例のデータにより、前記機械学習モデルを機械学習させる機械学習部と、を有する仕様対応データ推定装置である。In order to solve the above problem, the invention of claim 1 is a specification-compliant data estimation device that trains a machine learning model in a learning phase in accordance with specified specifications, the specification-compliant data estimation device having an acquisition unit that acquires multiple training example data, which are pairs of input data and output data, and a specification function that outputs whether each of the multiple training examples satisfies the specified specifications, a specification verification unit that uses the specification function to verify specific training example data among the multiple training example data that satisfies the specified specifications, and a machine learning unit that trains the machine learning model by machine learning using the specific training example data.
以上説明したように本発明によれば、様々な仕様に応じて、適切な機械学習を行うことができるという効果を奏する。As described above, the present invention has the effect of enabling appropriate machine learning to be performed in accordance with various specifications.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔実施形態のシステム構成〕
まず、図1を用いて、本実施形態の通信システムの全体構成略について説明する。図1は、本実施形態に係る通信システムの全体構成図である。 [System configuration of the embodiment]
First, the overall configuration of the communication system according to the present embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a diagram showing the overall configuration of the communication system according to the present embodiment.
図1に示されているように、本実施形態の通信システム1は、仕様対応データ推定装置3、及び通信端末5によって構築されている。通信端末5は、ユーザによって管理及び使用される。ユーザは、仕様対応データ推定装置の出力結果を参照して、その後の対応を判断する者である。1, a communication system 1 according to the present embodiment is constructed by a specification-compliant data estimation device 3 and a communication terminal 5. The communication terminal 5 is managed and used by a user. The user refers to the output result of the specification-compliant data estimation device and determines the subsequent action to be taken.
また、仕様対応データ推定装置3と通信端末5は、インターネット等の通信ネットワーク100を介して通信することができる。通信ネットワーク100の接続形態は、無線又は有線のいずれでも良い。Furthermore, the specification correspondence data estimation device 3 and the communication terminal 5 can communicate with each other via a communication network 100 such as the Internet. The connection form of the communication network 100 may be either wireless or wired.
仕様対応データ推定装置3は、単数又は複数のコンピュータによって構成されている。仕様対応データ推定装置3が複数のコンピュータによって構成されている場合には、「仕様対応データ推定装置」と示しても良いし、「仕様対応データ推定システム」と示しても良い。The specification-compliant data estimation device 3 is composed of one or more computers. When the specification-compliant data estimation device 3 is composed of multiple computers, it may be referred to as a "specification-compliant data estimation device" or a "specification-compliant data estimation system."
仕様対応データ推定装置3は、未成年者に対して特定の商品群を推薦することが禁止されている等の様々な仕様(規約)に応じて、適切な機械学習及び推定を行う。The specification-based data estimation device 3 performs appropriate machine learning and estimation in accordance with various specifications (rules), such as the prohibition of recommending a specific product group to minors.
通信端末5は、コンピュータであり、図1では、一例としてノート型パソコンが示されている。図1では、ユーザが、通信端末5を操作する。なお、通信端末5を用いずに、仕様対応データ推定装置3単独で処理をしてもよい。The communication terminal 5 is a computer, and a notebook computer is shown as an example in Fig. 1. In Fig. 1, a user operates the communication terminal 5. Note that the specification correspondence data estimation device 3 may perform processing alone without using the communication terminal 5.
〔ハードウェア構成〕
<仕様対応データ推定装置のハードウェア構成>
次に、図2を用いて、仕様対応データ推定装置3の電気的なハードウェア構成を説明する。図2は、仕様対応データ推定装置の電気的なハードウェア構成図である。 [Hardware configuration]
<Hardware configuration of the specification-compliant data estimation device>
Next, the electrical hardware configuration of the specification correspondence data estimation device 3 will be described with reference to Fig. 2. Fig. 2 is a diagram showing the electrical hardware configuration of the specification correspondence data estimation device.
仕様対応データ推定装置3は、コンピュータとして、図2に示されているように、CPU(Central Processing Unit)301、ROM(Read Only Memory)302、RAM(Random
Access Memory)303、SSD(Solid State Drive)304、外部機器接続I/F(Interface)305、ネットワークI/F306、メディアI/F309、及びバスライン31
0を備えている。 The specification correspondence data estimation device 3 is a computer, and as shown in FIG. 2, includes a CPU (Central Processing Unit) 301, a ROM (Read Only Memory) 302, a RAM (Random Access Memory) 303, and a RAM (RAM).
Access Memory 303, SSD (Solid State Drive) 304, external device connection I/F (Interface) 305, network I/F 306, media I/F 309, and bus line 31
It has 0.
これらのうち、CPU301は、仕様対応データ推定装置3全体の動作を制御する。ROM302は、IPL(Initial Program Loader)等のCPU301の駆動に用いられるプログラムを記憶する。RAM303は、CPU301のワークエリアとして使用される。Of these, the CPU 301 controls the overall operation of the specification correspondence data estimation device 3. The ROM 302 stores programs used to drive the CPU 301, such as an IPL (Initial Program Loader). The RAM 303 is used as a work area for the CPU 301.
SSD304は、CPU301の制御に従って各種データの読み出し又は書き込みを行う。なお、SDD304の代わりに、HDD(Hard Disk Drive)を用いても良い。The SSD 304 reads and writes various data under the control of the CPU 301. Note that instead of the SSD 304, a hard disk drive (HDD) may be used.
外部機器接続I/F305は、各種の外部機器を接続するためのインターフェースである。この場合の外部機器は、ディスプレイ、スピーカ、キーボード、マウス、USB(Universal Serial Bus)メモリ、及びプリンタ等である。The external device connection I/F 305 is an interface for connecting various external devices, such as a display, a speaker, a keyboard, a mouse, a USB (Universal Serial Bus) memory, and a printer.
ネットワークI/F306は、通信ネットワーク100を介してデータ通信をするためのインターフェースである。The network I/F 306 is an interface for performing data communication via the communication network 100 .
メディアI/F309は、フラッシュメモリ等の記録メディア309mに対するデータの読み出し又は書き込み(記憶)を制御する。記録メディア309mには、DVD(Digital Versatile Disc)やBlu-ray Disc(登録商標)等も含まれる。The media I/F 309 controls reading and writing (storing) of data to a recording medium 309m such as a flash memory. The recording medium 309m includes a DVD (Digital Versatile Disc) and a Blu-ray Disc (registered trademark).
バスライン310は、図2に示されているCPU301等の各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等である。The bus line 310 is an address bus, a data bus, or the like for electrically connecting the various components such as the CPU 301 shown in FIG.
<通信端末のハードウェア構成>
次に、図3を用いて、通信端末5の電気的なハードウェア構成を説明する。図3は、通信端末の電気的なハードウェア構成図である。 <Hardware configuration of communication terminal>
Next, the electrical hardware configuration of the communication terminal 5 will be described with reference to Fig. 3. Fig. 3 is a diagram showing the electrical hardware configuration of the communication terminal.
通信端末5は、コンピュータとして、図3に示されているように、CPU501、ROM502、RAM503、SSD504、外部機器接続I/F(Interface)505、ネッ
トワークI/F506、ディスプレイ507、ポインティングデバイス508、メディアI/F509、及びバスライン510を備えている。 As shown in FIG. 3, the communication terminal 5 is a computer and includes a CPU 501, a ROM 502, a RAM 503, an SSD 504, an external device connection I/F (Interface) 505, a network I/F 506, a display 507, a pointing device 508, a media I/F 509, and a bus line 510.
これらのうち、CPU501は、通信端末5全体の動作を制御する。ROM502は、IPL等のCPU501の駆動に用いられるプログラムを記憶する。RAM503は、CPU501のワークエリアとして使用される。Of these, the CPU 501 controls the overall operation of the communication terminal 5. The ROM 502 stores programs, such as IPL, used to drive the CPU 501. The RAM 503 is used as a work area for the CPU 501.
SSD504は、CPU501の制御に従って各種データの読み出し又は書き込みを行う。なお、SSD504の代わりに、HDD(Hard Disk Drive)を用いてもよい。The SSD 504 reads and writes various data under the control of the CPU 501. Note that instead of the SSD 504, a hard disk drive (HDD) may be used.
外部機器接続I/F505は、各種の外部機器を接続するためのインターフェースである。この場合の外部機器は、ディスプレイ、スピーカ、キーボード、マウス、USBメモリ、及びプリンタ等である。The external device connection I/F 505 is an interface for connecting various external devices, such as a display, a speaker, a keyboard, a mouse, a USB memory, and a printer.
ネットワークI/F506は、通信ネットワーク100を介してデータ通信をするためのインターフェースである。The network I/F 506 is an interface for performing data communication via the communication network 100 .
ディスプレイ507は、各種画像を表示する液晶や有機EL(Electro Luminescence)などの表示手段の一種である。The display 507 is a type of display means, such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro Luminescence) display, that displays various images.
ポインティングデバイス508は、各種指示の選択や実行、処理対象の選択、カーソルの移動などを行う入力手段の一種である。なお、ユーザがキーボードを使う場合は、ポインティングデバイス508の機能をOFFにしてもよい。The pointing device 508 is a type of input means for selecting and executing various instructions, selecting a processing target, moving a cursor, etc. When the user uses a keyboard, the function of the pointing device 508 may be turned off.
メディアI/F509は、フラッシュメモリ等の記録メディア509mに対するデータの読み出し又は書き込み(記憶)を制御する。記録メディア509mには、DVDやBlu-ray Disc(登録商標)等も含まれる。The media I/F 509 controls reading and writing (storing) of data from and to a recording medium 509m such as a flash memory. The recording medium 509m includes DVDs and Blu-ray Discs (registered trademark).
バスライン510は、図4に示されているCPU501等の各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等である。The bus line 510 is an address bus, a data bus, or the like for electrically connecting the various components such as the CPU 501 shown in FIG.
〔仕様対応データ推定装置の機能構成〕
続いて、本実施形態に係る仕様対応データ推定装置3の学習フェーズ及び推定(予測)フェーズにおける機能構成について説明する。 [Functional configuration of the specification-compliant data estimation device]
Next, the functional configuration of the specification correspondence data estimation device 3 according to this embodiment in the learning phase and the estimation (prediction) phase will be described.
ここで、入力ドメインをX、出力ラベルをYとする。以下では、Yは離散的な値の集合Y={1,2,…,K}とする。仮説の関数hは、Xの要素を受け取りYの要素を出力する関数であり、h
と表現する。 Here, the input domain is X and the output label is Y. In the following, Y is a set of discrete values Y={1,2,…,K}. The hypothesized function h is a function that receives elements of X and outputs elements of Y, and h
This is expressed as follows.
<学習フェーズの機能構成>
学習フェーズの仕様対応データ推定装置3は、訓練例の集合S'=[(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)]と、仮説hの有限又は無限の集合Hに基づいて、訓練損失 <Functional configuration of the learning phase>
In the learning phase, the specification-compliant data estimation device 3 calculates a training loss based on a set S'=[( x1 , y1 ), ( x2 , y2 ), ..., ( xn , yn )] of training examples and a finite or infinite set H of hypotheses h.
損失関数は2つの入力の相違度合いに応じて大きな値を出力する関数であり、例えば0-1損失A loss function is a function that outputs a large value depending on the degree of difference between two inputs. For example, 0-1 loss
続いて、学習フェーズにおける仕様対応データ推定装置3の各機能について詳細に説明する。図4は、学習フェーズにおける仕様対応データ推定装置の機能構成図である。Next, each function of the specification correspondence data estimation device 3 in the learning phase will be described in detail. Fig. 4 is a functional configuration diagram of the specification correspondence data estimation device in the learning phase.
図4に示すように、仕様対応データ推定装置3は、取得部31、仕様検証部32、及び機械学習部35を有する。これら各部は、プログラムに基づき図2のCPU301による命令によって実現される機能である。また、RAM303又はSSD304には、機械学習モデル30aが記憶されている。4, the specification correspondence data estimation device 3 includes an acquisition unit 31, a specification verification unit 32, and a machine learning unit 35. These units are functions realized by instructions from the CPU 301 in Fig. 2 based on a program. In addition, the RAM 303 or the SSD 304 stores a machine learning model 30a.
取得部31は、通信端末7から、訓練例データS(入力データx,出力データy)と仕様関数cを取得する。取得部31は、機械学習用の学習データを入力するための入力部としての
役割も果たす。具体的には、取得部31は、通信端末5等のような外部から、複数の訓練例のデータS=[(x1,y1),…,(xn,yn)]と、複数の訓練例のそれぞれが所定の仕様Aを満たす
か否かを出力する仕様関数cとを取得する。ここで、仕様関数cは入出力データのペア(x,y)∈X×Yを受け取り、それが所定の仕様を満たすか否かを示す結果情報を出力する関数c(x,y)である。仕様関数c(x,y)は入出力データのペア(x,y)が仕様を満たす場合にはc(x,y)=1を出力し、満たさない場合にはc(x,y)=0を出力する。また、所定の仕様Aは、例えば、
未成年者に特定の商品群又はサービス群を推薦することが禁止されている場合のように、提供される者に対する年齢制限が挙げられる。 The acquisition unit 31 acquires training example data S (input data x, output data y) and a specification function c from the communication terminal 7. The acquisition unit 31 also serves as an input unit for inputting learning data for machine learning. Specifically, the acquisition unit 31 acquires a plurality of training example data S=[( x1 , y1 ), ..., ( xn , yn )] from an external device such as the communication terminal 5, and a specification function c that outputs whether each of the plurality of training examples satisfies a predetermined specification A. Here, the specification function c is a function c(x, y) that receives an input/output data pair (x, y) ∈ X×Y and outputs result information indicating whether it satisfies the predetermined specification. The specification function c(x, y) outputs c(x, y)=1 if the input/output data pair (x, y) satisfies the specification, and outputs c(x, y)=0 if it does not. In addition, the predetermined specification A can be, for example,
These include age restrictions on those to whom information is being offered, such as when it is prohibited to recommend certain goods or services to minors.
仕様検証部32は、取得部31によって取得された仕様関数cを用いて、複数の訓練例のデータSのうち、所定の仕様Aを満たす所定の訓練例のデータS'を検証する。この場合、仕様検証部32は、推定フェーズで利用するために、仕様関数cを管理(保持)しておく
。具体的には、仕様検証部32は、取得部31から取得された仕様関数cを用いて、訓練
例S中のペア(xi,yi)が上記所定の仕様Aを満たすか否かを検証する。 The specification verification unit 32 uses the specification function c acquired by the acquisition unit 31 to verify the predetermined training example data S' that satisfies the predetermined specification A among the multiple training example data S. In this case, the specification verification unit 32 manages (holds) the specification function c for use in the estimation phase. Specifically, the specification verification unit 32 uses the specification function c acquired from the acquisition unit 31 to verify whether or not the pair (x i , y i ) in the training example S satisfies the above-mentioned predetermined specification A.
機械学習部35は、訓練例の集合S'に対する訓練損失が最小となるような仮説h(入力データx,出力データy)に基づいて、機械学習モデル30gを機械学習させる。具体的には、機械学習部35は、仕様検証部32から、所定の仕様Aを満たす所定の訓練例S'のみを受
け取って訓練損失を最小とするような仮説 The machine learning unit 35 trains the machine learning model 30g based on a hypothesis h (input data x, output data y) that minimizes the training loss for a set S' of training examples. Specifically, the machine learning unit 35 trains the machine learning model 30g based on a hypothesis h (input data x, output data y) that minimizes the training loss by receiving only the training examples S' that satisfy the specified specification A from the specification verification unit 32.
<推定フェーズの機能構成>
推論フェーズの仕様対応データ推定装置3は、学習フェーズによって推定された仮説 <Functional configuration of the estimation phase>
In the inference phase, the specification-based data estimation device 3 estimates the hypothesis estimated in the learning phase.
力する関数h(x,y)によって、
続いて、推定フェーズにおける仕様対応データ推定装置3の各機能について詳細に説明する。図5は、推定フェーズにおける仕様対応データ推定装置の機能構成図である。Next, each function of the specification correspondence data estimation device 3 in the estimation phase will be described in detail. Fig. 5 is a functional configuration diagram of the specification correspondence data estimation device in the estimation phase.
図5に示すように、仕様対応データ推定装置3は、取得部31、仕様検証部32、推定部37、及び出力部39を有する。これら各部は、プログラムに基づき図2のCPU301による命令によって実現される機能である。また、RAM303又はSSD304には、学習済み機械学習モデル30bが記憶されている。なお、学習フェーズにおける機能構成と同様の機能構成については、同一の符号を付して説明を省略する。As shown in Fig. 5, the specification correspondence data estimation device 3 has an acquisition unit 31, a specification verification unit 32, an estimation unit 37, and an output unit 39. These units are functions realized by instructions from the CPU 301 in Fig. 2 based on a program. In addition, the RAM 303 or the SSD 304 stores the trained machine learning model 30b. Note that the same reference numerals are used for the functional configurations similar to those in the learning phase, and the description thereof will be omitted.
推定部37は、学習済みの機械学習モデル30bを用いると共に、仕様検証部32で管理されている仕様関数cにより所定の仕様を満たす出力データyを推定して出力する。具体的には、推定部37は、学習フェーズで得られた仮説The estimation unit 37 uses the trained machine learning model 30b and estimates and outputs output data y that satisfies a predetermined specification by a specification function c managed by the specification verification unit 32. Specifically, the estimation unit 37 uses the hypothesis obtained in the learning phase
なお、yはIn addition, y is
出力部39は、推定部37によって推定された所定の仕様を満たす出力データyを示す
推定結果の情報を、仕様対応データ推定装置3から出力する。出力する例としては、図2の外部機器接続I/F305に接続されたディスプレイに表示させる場合、ネットワークI/F306を介して外部装置に送信する場合等が挙げられる。 The output unit 39 outputs information on the estimation result indicating the output data y satisfying the predetermined specifications estimated by the estimation unit 37 from the specification-compliant data estimation device 3. Examples of output include displaying the information on a display connected to the external device connection I/F 305 in Fig. 2, transmitting the information to an external device via the network I/F 306, etc.
〔仕様対応データ推定装置の処理又は動作〕
続いて、図6及び図7を用いて、仕様対応データ推定装置3の学習フェーズ及び推定フェーズにおける処理又は動作について説明する。 [Processing or operation of the specification-compliant data estimation device]
Next, the processing or operation of the specification correspondence data estimation device 3 in the learning phase and the estimation phase will be described with reference to FIG. 6 and FIG.
<学習フェーズにおける処理又は動作>
図6は、学習フェーズにおいて仕様対応データ推定装置が実行する処理又は動作を示すフローチャートである。 <Processing or Actions in the Learning Phase>
FIG. 6 is a flowchart showing the processes or operations executed by the specification-compliant data estimation device in the learning phase.
S11:取得部31は、通信端末7から又は自装置(仕様対応データ推定装置)に対する直接の入力に基づき、訓練例S(入力データx,出力データy)と仕様関数cを取得する。S11: The acquisition unit 31 acquires training examples S (input data x, output data y) and a specification function c based on input from the communication terminal 7 or directly to its own device (specification-compliant data estimation device).
S12:仕様検証部32は、取得部31によって取得された訓練例Sから、取得部31
によって取得された仕様関数cを満たす所定の訓練例の集合S'を出力する。この場合、仕
様検証部32は、推定フェーズで利用するために、仕様関数cを保持しておく。 S12: The specification verification unit 32 acquires the training example S acquired by the acquisition unit 31 from the training example S.
In this case, the specification verification unit 32 stores the specification function c for use in the estimation phase.
例えば、仕様検証部32は、取得部31から入力された訓練例データSから、仕様関数c(xi,yi)=1を満たす全てのサンプルを選択して得られる集合データ For example, the specification verification unit 32 selects all samples that satisfy the specification function c(x i , y i )=1 from the training example data S input from the acquisition unit 31 and verifies the set data obtained by the selection.
S13:機械学習部35は、訓練例の集合データS'に対する訓練損失が最小となるような仮説h(入力データx,出力データy)に基づいて、機械学習モデル30aを機械学習させる。機械学習モデル30aは、既存のアルゴリズムを用いる。S13: The machine learning unit 35 trains the machine learning model 30a based on a hypothesis h (input data x, output data y) that minimizes the training loss for the set data S' of training examples. The machine learning model 30a uses an existing algorithm.
これによって、仕様対応データ推定装置3は、外部の仕様を加味しつつ、推定誤りの少ない仮説を選択できることを理論的に示すことができる。This makes it possible to theoretically demonstrate that the specification-compliant data estimation device 3 can select a hypothesis with fewer estimation errors while taking external specifications into account.
以上により、学習フェーズの処理又は動作の説明が終了する。This completes the explanation of the processing or operation in the learning phase.
<推定フェーズにおける処理又は動作>
図7は、推定フェーズにおいて仕様対応データ推定装置が実行する処理又は動作を示すフローチャートである。 <Processing or Actions in Estimation Phase>
FIG. 7 is a flowchart showing the processes or operations executed by the specification correspondence data estimation device in the estimation phase.
S21:取得部31は、通信端末7から又は自装置(仕様対応データ推定装置3)に対する直接の入力に基づき、取得部31は、入力データx∈Xを取得する。S21: The acquisition unit 31 acquires input data xεX based on an input from the communication terminal 7 or directly to the own device (specification correspondence data estimation device 3).
S22:推定部37は、学習済みの機械学習モデル30bを用いると共に、仕様検証部32で管理(保持)されている仕様関数cにより所定の仕様Aを満たす出力データyを出力
する。 S22: The estimation unit 37 uses the trained machine learning model 30b and outputs output data y that satisfies the predetermined specification A using the specification function c managed (stored) in the specification verification unit 32.
S23:出力部39は、推定結果の情報を出力する。S23: The output unit 39 outputs information on the estimation result.
以上により、推定フェーズの処理又は動作の説明が終了する。This completes the description of the processing or operation in the estimation phase.
〔実施形態の効果〕
以上説明したように本実施形態によれば、様々な仕様(規約)に応じて、適切な機械学習を行うことができるという効果を奏する。 [Effects of the embodiment]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an effect that appropriate machine learning can be performed in accordance with various specifications (rules).
〔補足〕
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような構成又は処理(動作)であってもよい。
(1)仕様対応データ推定装置3はコンピュータとプログラムによっても実現できるが、このプログラムを(非一時的な)記録媒体に記録することも、通信ネットワーク100を介して提供することも可能である。
(2)仕様対応データ推定装置3と通信端末5との間の通信において、他の装置(サーバ、ルータ等)がデータを中継してもよい。例えば、本明細書では、簡略化のために、仕様対応データ推定装置3の入力部31が通信端末5に対してデータを送信する旨が記載しているが、この送信処理には、他の装置がデータを中継する場合も含まれる趣旨である。
(3)上記実施形態では、通信端末5の一例としてノート型パソコンが示されているが、これに限るものではなく、例えば、デスクトップパソコン、タブレット端末、スマートフォン、スマートウォッチ、カーナビゲーション装置、冷蔵庫、電子レンジ等であってもよい。
(4)各CPU301,501は、単一だけでなく、複数であってもよい。 〔supplement〕
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may have the following configurations or processes (operations).
(1) The specification correspondence data estimation device 3 can be realized by a computer and a program, but this program can also be recorded on a (non-transitory) recording medium or provided via the communication network 100.
(2) In the communication between the specification correspondence data estimation device 3 and the communication terminal 5, another device (such as a server or a router) may relay data. For example, for the sake of simplicity, this specification describes that the input unit 31 of the specification correspondence data estimation device 3 transmits data to the communication terminal 5, but this transmission process is intended to include cases where another device relays data.
(3) In the above embodiment, a notebook computer is shown as an example of the communication terminal 5, but this is not limited to this and may be, for example, a desktop computer, a tablet terminal, a smartphone, a smart watch, a car navigation device, a refrigerator, a microwave oven, etc.
(4) Each of the CPUs 301 and 501 may be multiple instead of single.
1 通信システム
3 仕様対応データ推定装置
5 通信端末
30a 機械学習モデル
30b 学習済み機械学習モデル
31 取得部(入力部)
32 仕様検証部
35 機械学習部
37 推定部
39 出力部1 Communication system 3 Specification correspondence data estimation device 5 Communication terminal 30a Machine learning model 30b Trained machine learning model 31 Acquisition unit (input unit)
32 Specification verification unit 35 Machine learning unit 37 Estimation unit 39 Output unit
Claims (8)
入力データ及び出力データのペアである複数の訓練例のデータ及び当該複数の訓練例のそれぞれが前記所定の仕様を満たすか否かを出力する仕様関数を取得する取得部と、
前記仕様関数を用いて、前記複数の訓練例のデータのうち前記所定の仕様を満たす所定の訓練例のデータを検証する仕様検証部と、
前記所定の訓練例のデータにより、前記機械学習モデルを機械学習させる機械学習部と、
を有する仕様対応データ推定装置。 A specification-compliant data estimation device that performs machine learning on a machine learning model in a learning phase in accordance with a predetermined specification,
an acquisition unit that acquires a plurality of training example data, which are pairs of input data and output data, and a specification function that outputs whether each of the plurality of training examples satisfies the predetermined specification;
a specification verification unit that verifies, using the specification function, a predetermined training example data that satisfies the predetermined specification among the plurality of training example data;
a machine learning unit that trains the machine learning model by machine learning using the predetermined training example data;
A specification-compliant data estimation device having the above configuration.
前記仕様対応データ推定装置は、
入力データ及び出力データのペアである複数の訓練例のデータ及び当該複数の訓練例のそれぞれが前記所定の仕様を満たすか否かを出力する仕様関数を取得する取得処理と、
前記仕様関数を用いて、前記複数の訓練例のデータのうち前記所定の仕様を満たす所定の訓練例のデータを検証する仕様検証処理と、
前記所定の訓練例のデータにより、前記機械学習モデルを機械学習させる機械学習処理と、
を実行する機械学習方法。 A machine learning method executed by a specification-compliant data estimation device that trains a machine learning model by machine learning in a learning phase in accordance with a predetermined specification, comprising:
The specification correspondence data estimation device includes:
An acquisition process for acquiring a plurality of training example data, which are pairs of input data and output data, and a specification function for outputting whether each of the plurality of training examples satisfies the predetermined specification;
a specification verification process for verifying, using the specification function, a predetermined training example data that satisfies the predetermined specification among the plurality of training example data;
A machine learning process for training the machine learning model by machine learning using the predetermined training example data;
A machine learning method to perform.
所定の入力データを取得する取得部と、
学習済み機械学習モデルを用いると共に、入力データ及び出力データのペアである複数の訓練例のそれぞれが前記所定の仕様を満たすか否かを出力する仕様関数により前記所定の仕様を満たす出力データを推定する推定部と、
推定された前記出力データを示す推定結果の情報を出力する出力部と、
を有する仕様対応データ推定装置。 A specification-compliant data estimation device that performs estimation corresponding to a predetermined specification using a trained machine learning model in an estimation phase,
An acquisition unit that acquires predetermined input data;
An estimation unit that uses a trained machine learning model and estimates output data that satisfies the predetermined specifications using a specification function that outputs whether each of a plurality of training examples, which are pairs of input data and output data, satisfies the predetermined specifications;
an output unit that outputs information of an estimation result indicating the estimated output data;
A specification-compliant data estimation device having the above configuration.
前記仕様対応データ推定装置は、
所定の入力データを取得する取得処理と、
学習済み機械学習モデルを用いると共に、入力データ及び出力データのペアである複数の訓練例のそれぞれが前記所定の仕様を満たすか否かを出力する仕様関数により前記所定の仕様を満たす出力データを推定する推定処理と、
推定された前記出力データを示す推定結果の情報を出力する出力処理と、
を実行する仕様対応データ推定方法。 A specification-compliant data estimation method executed by a specification-compliant data estimation device that performs estimation corresponding to a predetermined specification using a trained machine learning model in an estimation phase, comprising:
The specification correspondence data estimation device includes:
An acquisition process for acquiring predetermined input data;
An estimation process that uses a trained machine learning model and estimates output data that satisfies the predetermined specifications using a specification function that outputs whether each of a plurality of training examples, which are pairs of input data and output data, satisfies the predetermined specifications;
an output process for outputting information of an estimation result indicating the estimated output data;
A specification-enabled data estimation method to perform.
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