落ちこぼれナースの統計チャレンジ

元落ちこぼれ看護師(保健師)が、私と同じく統計にドキドキしている看護学生や保健師さんに、簡単な言葉で届けるために始めたブログです。

CNN・RNN・転移学習を知ろう!


今回の「ゆるっとディープラーニング」のテーマは、CNN、RNN、転移学習です。
なんじゃそりゃ!?と思うかもしれませんが、医療現場で例えるなら、画像検査担当のCNNさん経過観察が得意なRNNさん、そしてベテラン看護師の転移学習さんです。

もう少し、この3人のことを詳しく知ってみましょう。

レッツゴーーーーー!!!!


CNN(画像診断が得意なニューラルネットワーク)

もしあなたが、外来を訪れた患者さんをみて「顔色悪いな…」と見抜くタイプなら、すでにCNNの才能があります。

CNN(畳み込みニューラルネットワーク)は、画像を見るのが得意なAIです。
そのコツは「全体をいきなり見るのではなく、少しずつ見て判断する」ことにあります。

  • フィルタ(カメラのレンズ)
    シミやシワだけを見つける美容外来レンズとか、肺の影を探す放射線科レンズのようなものです。
    これを画像全体にスライドして、「ここにそれっぽい影がある!」と反応します。
  • 特徴マップ(見つけた部分の記録表)
    医師が画像を見て「左上にちょっと怪しい影あり」と記録するようなものです。
    これを何枚も重ねていくと、画像の「何を特徴として見ているか」が見えてきます。
  • プーリング(細かく刻む)
    特徴マップを小さく圧縮します。
    計算量を少なくすることができる他、画像の多少のズレやノイズに強くすることもできます。

RNN(時間の流れを読むニューラルネットワーク)

次はRNNさん。彼は「経過観察のプロ」です。
いわば、慢性疾患の患者さんを長年フォローしているベテラン看護師みたいな人です。

普通のAIは、昨日のことをすぐ忘れます。
でもRNN(再帰型ネットワーク)は、昨日のデータを覚えて、今日の判断に活かします
まるで、毎回患者さんに「前回は血糖のコントロール頑張ってましたね!」と声をかけるあなたのようです。

時系列データ(血糖値の変化、脈拍の推移、睡眠リズムなど)を扱うのが得意で、
電子カルテの経過記録を読み解くAIがこれを使っています。

ただし、RNNにも「物忘れ」があります。
長い期間を覚えているのが苦手なんです。人間みたいですね。
そのため改良版の「LSTM」や「GRU」という記憶力強化型の仲間も登場しました。

転移学習(ベテラン看護師が新人を助ける仕組み)

さて最後は転移学習(Transfer Learning)です。
これは「すでに訓練されたベテランAIの知識を、新しい仕事に引き継ぐ」仕組みです。

例えば、「肺炎のレントゲンを識別できるAI」があったとして、
それを少し改良して「間質性肺炎の画像診断」をするAIを使いたいとします。
完全にゼロから勉強し直すより、既に似た分野で経験豊富なAIを使う方が早いです。
これはまるで、ベテラン看護師が新人に「この患者さんは危なそう」と直感で教えるようなものです。

転移学習では、「事前学習モデル」という優秀な先輩AIを使います。
たとえば「VGG16」「ResNet」「BERT」などが有名で、あなたのスマホの顔認識にもこっそり(!?)使われています。
音声認識や自然言語処理(コンピューターが人間の言葉を理解・解析する)にも、転移学習が使われています。

つまり転移学習とは、過去の経験を未来に活かす知恵なんです。

まとめ

つまり、今回紹介した登場人物をまとめると、

  • CNN:画像診断が得意!!
  • RNN:時間の流れを読んでいくよ!!
  • 転移学習:過去の経験を未来に活かすよ!!

我々人間にも得意分野があるように、ディープラーニングにも得意分野があります。

無機質に見えて実は人間臭いディープラーニングについて、これからも一緒に学びましょう!!


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