【Scratchではじめる機械学習】人工知能(AI)を使ったプログラムを作ろう!

Scratchではじめる機械学習

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最近さいきん人工じんこう知能ちのう(AI)や 機械きかい学習がくしゅうという言葉ことばを よくくようになりましたが、

「そもそも AIってなに?」とおもったことはありませんか?

名前なまえっていても、どんなものなのか説明せつめいしようとすると 意外いがいむずかしいですよね。

この記事きじでは『Scratchではじめる機械きかい学習がくしゅう』というほん紹介しょうかいします。

このほんは、小学校しょうがっこうだか学年がくねんくらいからめる機械きかい学習がくしゅうちょう入門書にゅうもんしょです。

なんだかむずかしそうな機械きかい学習がくしゅうをお手軽てがる体験たいけんすることができます。

 

どもだけでなく、

  • 機械きかい学習がくしゅうのしくみをりたい
  • AIや機械きかい学習がくしゅうほんは 専門せんもん用語ようごだらけでむずかしい!ムリ!
  • 数学すうがく統計とうけいがく…うっあたまが……
  • Pythonなどのプログラミング言語げんごを イチから勉強べんきょうするのはちょっと……

という大人おとなにもオススメのほんです。

Scratchでゲーム以外いがいのプログラムをつくってみたいひとにもオススメですよ。

Scratchの拡張機能を使って機械学習のしくみを学べる

今回こんかい紹介しょうかいするのは、

Scratchではじめる機械きかい学習がくしゅう
著者ちょしゃ石原いしはら 淳也じゅんや倉本くらもと 大資だいすけ監修かんしゅう阿部あべ 和広かずひろ

というほんです。


 

Scratchの拡張かくちょう機能きのう使つかって、画像がぞう認識にんしき音声おんせい認識にんしきなどを 利用りようしたプログラムをつくり、機械きかい学習がくしゅうのしくみをまなぶことができます。

  • 1しょう画像がぞう認識にんしきへん ジャンケンゲームをつくろう
  • 2しょう音声おんせい認識にんしきへん こえけるデジタルペットをつくろう
  • 3しょう姿勢しせい推定すいていへん からだ使つかったプログラムをつくろう
  • 4しょう知識ちしきへん 機械きかい学習がくしゅうについてまなぼう
  • 5しょう上級じょうきゅうへん 遺伝的いでんてきアルゴリズムでネコのうごきを進化しんかさせよう

 

数学の知識不要、プログラミング初心者でもOK!

1~3しょうでは、画像がぞう認識にんしき音声おんせい認識にんしき姿勢しせい推定すいていのしくみを使つかったプログラムをつくって 機械きかい学習がくしゅう体験たいけんすることができます。

こまかい説明せつめいあと!まずはやってみよう!ということですね。

プログラムは、すこしでもScratchを使つかったことがあるひとなら 問題もんだいなくつくれるレベルです。

 

機械きかい学習がくしゅうについての解説かいせつは 4しょうになっています。

機械きかい学習がくしゅうほんというと、数学すうがく統計とうけいがくはなしてきて チンプンカンプンになってしまいますが、こちらのほんではかりやすく説明せつめいされていました。

5しょう上級じょうきゅうへん

コンピューターが学習がくしゅうするための動作どうさを Scratchを使つかってプログラムします。

機械きかい学習がくしゅう理解りかいをさらにふかめたいひとけの内容ないようです。

 

そもそも機械学習って何?

そもそも、機械きかい学習がくしゅうとはなんでしょう?

Scratchではじめる機械きかい学習がくしゅう』では、

大量たいりょうのデータを 高速こうそく処理しょりすることができる「機械きかい」(コンピューター)を使つかって、
人間にんげんる「経験けいけん」のわりに、データを使つかって「学習がくしゅう」する技術

説明せつめいしています。

 

どのようにコンピュータが学習がくしゅうするのかというと、

たとえば、コンピュータにネコとイヌの写真しゃしん見分みわけてもらおうとした場合ばあい

  1. たくさんのネコの写真しゃしんのデータを使つかって、
    コンピュータに「これはネコです」とおしえる。
  2. おなじように たくさんのイヌの写真しゃしんのデータを使つかって、
    コンピュータに「これはイヌです」とおしえる。
  3. 学習がくしゅう使つかわなかった ネコかイヌの写真しゃしんを コンピュータにせる。
  4. コンピュータは学習がくしゅうしたデータからネコとイヌの特徴とくちょうつけし、
    みちびした特徴とくちょうもとにネコかイヌか判定はんていする。

このように、コンピュータに正解せいかいおしえてあげます。「教師きょうしあり学習がくしゅう」という方法ほうほうです。

ほかにも「教師きょうしなし学習がくしゅう」や「強化きょうか学習がくしゅう」という方法ほうほうもあります。

 

人工知能(AI)、機械学習、深層学習(ディープラーニング)のちがい

機械きかい学習がくしゅうと セットでよくきく言葉ことば人工じんこう知能ちのう(AI)や 深層しんそう学習がくしゅう(ディープラーニング)とのちがいもおさえておきましょう。

人工知能と機械学習の違い

 

  • 人工じんこう知能ちのう(AI)
    人間にんげんわって知的ちてき活動かつどうおこなうことのできる人工的じんこうてき知能ちのうつくろうとする研究けんきゅう分野ぶんや
     
  • 機械きかい学習がくしゅう
    人工じんこう知能ちのうにふくまれるひとつの分野ぶんやで、特定とくてい問題もんだいだけを解決かいけつするための人工じんこう知能ちのう
    大量たいりょうのデータを使つかってコンピューターにまなばせ、特徴とくちょうつけす。
     
  • 深層しんそう学習がくしゅう(ディープラーニング)
    機械きかい学習がくしゅうにふくまれるひとつの技術ぎじゅつ
    人間にんげんのうのしくみをマネしてつくられている(人工じんこうニューラルネットワーク)

人工じんこう知能ちのう(AI) > 機械きかい学習がくしゅう > 深層しんそう学習がくしゅう(ディープラーニング)関係かんけいであることを おさえておきましょう。

 

人工知能はどんなことに使われている?

人工じんこう知能ちのうは、

  • 検索けんさくエンジン
  • ショッピングサイトなどの おすすめ(レコメンド)機能きのう
  • 掃除そうじロボット
  • 自動車じどうしゃ自動じどう運転うんてん

などなど、わたしたちの生活せいかつ身近みぢかなものに活用かつようされています。

 

じゃんけんゲームを作ってみた!

1しょう紹介しょうかいされている「じゃんけんゲーム」をつくってみました。

このしょうでは「ML2Scratch」という拡張かくちょう機能きのう使つかって、機械きかい学習がくしゅうによる画像がぞう認識にんしき体験たいけんすることができます。

 

拡張かくちょう機能きのうカスタマイズされたScratchから使つかえます。

カスタマイズされたScratch

は 普通ふつうのScratchと ほぼおなじです。

 

拡張かくちょう機能きのう「ML2Scratch」を追加ついかします。

拡張機能「ML2Scratch」

 

パソコンのカメラに、グー、チョキ、パーをせて 学習がくしゅうさせます。

ジャンケンの手をコンピューターに学習させる

スプライトでかおをかくしたので がちょっとえにくくなってます。ごめんなさい。

「ラベルを学習がくしゅうする」というブロックで グー、チョキ、パー それぞれ20まいほど学習がくしゅう

そのあと、カメラにうつすと、学習がくしゅうしたデータから 一番いちばんちかいものを コンピューターが判断はんだんして、そのラベルのばんごう表示ひょうじします。

 

これで 画像がぞう認識にんしきできるようになりました。

あとは ジャンケンゲームをプログラミングして完成かんせい

ジャンケンゲームをプログラミング

 

まとめ:子どもだけでなく大人も読む価値アリ!

Scratchではじめる機械きかい学習がくしゅう』を紹介しょうかいしました。

数学すうがく知識ちしきがないわたしでも、アレルギーをこすことなく すすめることができました。

敷居しきいたか機械きかい学習がくしゅうを お手軽てがる体験たいけんできるので、どもだけでなく 大人おとな価値かちがあるとおもいます。


 

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