クラスタリングとは

くらすたりんぐclustering別名 クラスタ分析、クラスター分析

1行定義

クラスタリングとは、正解ラベルのないデータを、特徴の似たものどうしが同じグループ(クラスタ)になるように分ける、教師なし学習の手法のことです。

くわしく

クラスタリングは、教師なし学習の代表的なタスクです。正解ラベルを与えずに、データどうしの似ている度合いだけを手がかりにして、データをいくつかのグループ(クラスタ)にまとめます。

分類との違い

クラスタリングと分類は、どちらもデータをグループに分ける点で似ています。違いは、グループの正解が先にあるかどうかです。

分類は、「迷惑メール」「通常のメール」のように決まったクラスと正解ラベルを使って学習し、新しいデータをそのクラスに振り分けます。クラスタリングは、グループの数も意味も決まっていない段階で、データの中にあるまとまりを見つけます。そのため、得られたクラスタが何を表すかは、人が各クラスタの特徴を見て解釈します。

主な手法

  • 非階層的クラスタリング:クラスタ数を先に決め、データをその数に分けます。k-means法が代表例です。計算が速く、件数の多いデータにも使えます。
  • 階層的クラスタリング:近いものから順に併合していき、その過程をデンドログラム(樹形図)で表します。ウォード法が代表例です。クラスタ数を後から選べます。

多くの手法は、ユークリッド距離などでデータ間の近さを測ります。そのため、単位の大きい特徴量に結果が引きずられないよう、標準化などの前処理が重要です。

使われる場面

購買履歴から似た顧客をまとめて販促を変える顧客のグループ分け、大量の文書を話題ごとにまとめる作業、典型的なまとまりから外れたデータを見つける分析などに使われます。主成分分析(PCA)などの次元削減と組み合わせて、データの構造を目で確かめることもよくあります。

G検定での出題

正解ラベルを使う分類問題との違い、k-means法のような非階層的な手法とウォード法のような階層的な手法の違い、顧客のグループ分けなどビジネスでの使い方が問われます。

混同しやすい用語

用語意味
分類問題入力データが、あらかじめ決められたいくつかのクラス(カテゴリ)のうちどれに当たるかを予測する、教師あり学習の問題

◯×チェック

  1. クラスタリングで得られた各クラスタが何を表すかは、アルゴリズムが自動で名前を付けるため、人が解釈する必要はない。

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    答え × 誤り

    アルゴリズムは似たものをまとめるだけです。「価格を重視する層」のような意味づけは、各クラスタの特徴を見て人が行います。

  2. クラスタリングには正解ラベルがないため、分類問題の正解率のように、結果を正解と照らし合わせて良し悪しを直接測ることはできない。

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    答え ◯ 正しい

    クラスタ内のまとまりやクラスタ間の離れ具合を表す指標や、分析の目的に役立つかどうかで評価します。評価の難しさは、クラスタリングの課題の1つです。

  3. クラスタリングでは、1つのデータは必ず1つのクラスタだけに属するように分けなければならない。

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    答え × 誤り

    k-means法のように所属を1つに決める方法をハードクラスタリングといいます。混合ガウスモデルのように、各クラスタに属する確率で表すソフトクラスタリングもあります。

練習問題

クラスタリングの問題(6問)
  1. 機械学習の定義(E・T・P)
  2. k-means法と階層的クラスタリング
  3. クラスタリングと分類の使い分け
  4. k-means法の反復計算
  5. デンドログラムの切断位置
  6. k-means法の前処理とkの選び方

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)

公開日: 最終更新日: 最終確認日:

対応シラバス:シラバス第1.4版 技術8

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