自然言語処理(シラバス 技術27)

1行の定義と◯×チェックは用語『自然言語処理』の解説にあります。

学習目標

自然言語処理で扱うタスクの種類と、文章をコンピュータで計算できる数値に変える表現方法を理解し、代表的なモデルの特徴と、翻訳・検索・要約などでの実際の使われ方を説明できるようにします。

要点

主なタスク

  • 機械翻訳:ある言語の文を別の言語に訳します。
  • 文書要約:議事録などの長い文章の要点を短くまとめます。
  • 質問応答:質問に対し、文書や知識から答えを返します。
  • 感情分析:レビューなどが肯定的か否定的かを判定します。
  • 情報検索:検索語に合う文書を探し、順位を付けます。

日本語は単語が空白で区切られないため、前処理として形態素解析を行います。文を意味を持つ最小の単位(形態素)に区切り、品詞を付ける処理です。語どうしの係り受けなど、文の構造を調べる処理は構文解析と呼びます。

単語や文書を数値にする

  • ワンホットベクトル:語彙の数だけ次元を持ち、その単語の位置だけを1にします。意味の近さは表せません。
  • BoW(Bag-of-Words):文書に各単語が何回出たかを数えます。語順は捨てます。
  • n-gram:連続するn個の単語や文字を1単位とし、近くの語順を残します。
  • TF-IDF:文書内でよく出る単語ほど重みを大きくし(TF)、多くの文書に共通して出る単語ほど重みを小さくします(IDF)。情報検索でよく使われます。

分散表現

単語を数百次元の密なベクトルで表し、意味の近い単語が近い位置に来るようにしたものが分散表現です。単語埋め込みとも呼ばれます。

  • word2vec:周りの単語から中心の単語を当てるCBOWと、中心の単語から周りの単語を当てるスキップグラムの2つの学習方法があります。
  • fastText:単語を文字のn-gramに分けて学習するため、学習時になかった単語にもベクトルを作れます。
  • ELMo:双方向LSTMの言語モデルを使い、同じ単語でも文脈に応じて異なるベクトルを作ります。

LSTMの記憶セルで誤差を減衰させずに保ち、長い文の学習を可能にする仕組みをCEC(Constant Error Carousel)と呼びます。

代表的なモデル

統計的機械翻訳は、大量の対訳文から語句の対応や出現の確率を学び、最も確率の高い訳文を選ぶ方式です。2010年代半ばからは、エンコーダとデコーダを組み合わせたSeq2Seqなど、ニューラルネットワークによる翻訳が主流になりました。

BERTはTransformerのエンコーダを使ったモデルです。文中の一部の単語を隠して前後の文脈から当てる課題などで事前学習し、個別のタスクに合わせてファインチューニングします。性能の比較には、複数の言語理解タスクを集めたベンチマークGLUEがよく使われました。

大規模言語モデル(LLM)

大量のテキストで事前学習した、パラメータ数の非常に多い言語モデルです。GPT系はTransformerのデコーダを使い、次の単語を予測する学習を大規模に行ったモデルです。PaLMはGoogleが2022年に発表したパラメータ数5,400億のモデルです。LLMは指示や少数の例を与えるだけで多くのタスクをこなしますが、事実と異なる内容をもっともらしく出力することがあります。

G検定で問われる深さ

モデルの層の構成やパラメータ数の正確な値までは不要です。表現方法が出現回数から文脈に応じたベクトルへ移ってきた流れ、CBOWとスキップグラムの予測の向き、BERTとGPT系の違い、各タスクの入出力を説明できれば十分です。

つまずきやすい点

  • CBOWは周りの単語から中心の単語を、スキップグラムは中心の単語から周りの単語を予測する、という向きの違い
  • ワンホットベクトルやBoWでは単語どうしの意味の近さを表せず、分散表現では意味の近い単語が近いベクトルになる点
  • word2vecでは1つの単語に1つのベクトルが決まるが、ELMoやBERTでは同じ単語でも文脈によって異なるベクトルになる点
  • TF-IDFは、多くの文書に共通して出てくる単語ほど重みを小さくする点

シラバスのキーワード

BERT、BoW(Bag-of-Words)、CBOW、CEC、ELMo、fastText、GLUE、n-gram、PaLM、Seq2Seq、TF-IDF、word2vec、感情分析、機械翻訳、形態素解析、構文解析、質問応答、情報検索、スキップグラム、単語埋め込み、分散表現、文書要約、ワンホットベクトル、大規模言語モデル(LLM)、統計的機械翻訳

練習問題

  1. TF-IDFによる単語の重み
  2. 単語の分散表現の手法
  3. BERTの事前学習
  4. LLMを業務で使うときの性質
  5. 形態素解析と構文解析の役割
  6. bi-gram言語モデルの確率
ほかの12問
  1. Seq2Seqの出力長の決まり方
  2. 感情分析での語順と文脈
  3. 文書を活用するNLPタスク
  4. CECが勾配消失を防ぐ理由
  5. LLMの規模と性能の関係
  6. 埋め込み行列による単語の変換
  7. スキップグラムとCBOWの予測回数
  8. 単語ベクトルの加減算による類推
  9. BERTを下流タスクに使う方法
  10. 同義語を含む文の類似度計算
  11. 全文検索の索引の単位
  12. 極性辞書を使う感情分析

混同しやすい用語

この項目の関連用語

AIで作成 人による確認:未 誤りを報告

出典と作成について

作成:ウカトレ編集部(AIで作成し、別のAIが一次資料と照合。手順は編集方針)

最終更新日: 最終確認日:

法令・ガイドライン等は2026年10月30日時点の内容にもとづきます。

対応シラバス:シラバス第1.4版 技術27

出典

改訂履歴

ディープラーニングの応用例の中項目
  1. 画像認識
  2. 自然言語処理
  3. 音声処理
  4. 深層強化学習
  5. データ生成
  6. 転移学習・ファインチューニング
  7. マルチモーダル
  8. モデルの解釈性
  9. モデルの軽量化

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