【ぼるつまんましん】

ボルツマンマシン とは?

💡 熱力学の知恵を借りた、確率で考えるニューラルネット
📌 このページのポイント
ボルツマンマシン vs 制限ボルツマンマシン(RBM) ボルツマンマシン 全ノード間が結合 学習が非常に困難 破線 = 同層間結合 制限ボルツマンマシン 隠れ層 h 可視層 v 層間のみ結合(同層間なし) 効率的に学習可能 → ディープラーニングの基盤に
ボルツマンマシンと制限ボルツマンマシンの構造比較
ひよこ ひよこ

ボルツマンマシンって、なんだか物理学っぽい名前だね?

ペンギン先生 ペンギン先生

その通り、物理学者のボルツマンが考えた統計力学の理論を使っているんだ。簡単に言うと、たくさんの粒子がエネルギーの低い安定した状態に落ち着こうとする性質を、ニューラルネットワークに応用したものだよ

ひよこ ひよこ

エネルギーが低いってどういうこと?

ペンギン先生 ペンギン先生

ボルツマンマシンでは、ネットワークの各状態にエネルギー値が定義されていて、学習データに合った状態ほどエネルギーが低くなるように学習するんだ。ボールが坂道を転がって一番低い谷に落ち着くイメージだね。確率的にエネルギーの低い状態が出やすくなるんだよ

ひよこ ひよこ

今のディープラーニングとはどう関係があるの?

ペンギン先生 ペンギン先生

2006年にジェフリー・ヒントンが制限ボルツマンマシン(RBM)を使ってディープネットワークをうまく学習させる方法を発見したんだ。これが第三次AIブームのきっかけになったから、ディープラーニングのご先祖様と言ってもいいね

ひよこ ひよこ

今でも使われているの?

ペンギン先生 ペンギン先生

正直なところ、現在はTransformerやCNNに主役の座を譲っていて、実用では使われることが少なくなったよ。でも量子コンピュータとの相性がいいことがわかっていて、量子ボルツマンマシンとして再注目されている分野もあるんだ。技術は巡り巡って復活することがあるから、歴史を知っておくのは大事だね

ペンギン
まとめ:ざっくりこれだけ覚えればOK!
「ボルツマンマシン」って出てきたら「確率とエネルギーで学ぶ、ディープラーニングのご先祖」と思えればだいたいOK!
📖 おまけ:英語の意味
「Boltzmann Machine」 = ボルツマン機械
💬 オーストリアの物理学者ルートヴィヒ・ボルツマンの名前に由来していて、彼が提唱した統計力学のボルツマン分布を使っているから名付けられたんだよ
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