MATLAB,Python,Scilab,Julia比較 第4章 その72【非線形分類①】

MATLAB,Python,Scilab,Julia比較 第4章 その72【非線形分類①】 数値計算
MATLAB,Python,Scilab,Julia比較 第4章 その72【非線形分類①】

バックナンバーはこちら。
https://www.simulationroom999.com/blog/compare-matlabpythonscilabjulia4-backnumber/

はじめに

いままでは単純パーセプトロンによる線形分類だった。
今回から、非線形分類に突入。

登場人物

博識フクロウのフクさん

指差しフクロウ

イラストACにて公開の「kino_k」さんのイラストを使用しています。
https://www.ac-illust.com/main/profile.php?id=iKciwKA9&area=1

エンジニア歴8年の太郎くん

技術者太郎

イラストACにて公開の「しのみ」さんのイラストを使用しています。
https://www.ac-illust.com/main/profile.php?id=uCKphAW2&area=1

線形分類から非線形分類

太郎くん
太郎くん

これで、分類はばっちりだね。

フクさん
フクさん

いんや。
単純パーセプトロンでも分類できないものがある。

太郎くん
太郎くん

分類できないもの?
決定境界直線が引けるからだいたい行けそうな気がするけど?

フクさん
フクさん

そう。その決定境界直線が問題。
単純パーセプトロンは線形分類しかできない。

太郎くん
太郎くん

その言い方だと、非線形分類というものがありそうだな・・・。

フクさん
フクさん

正解。
非線形分類というカテゴリがあり、
それに対しては単純パーセプトロンでは実現不可能だ。

太郎くん
太郎くん

そうすると、単純パーセプトロン以外で実現ってことになるのか・・・。

フクさん
フクさん

まずは、非線形分類がどのようなものなのかを確認していこう。

非線形分類

フクさん
フクさん

いままで実施していた分類は線を一本引いて、決定境界を見つけ出す、
線形分類と呼ばれるもの。
しかし、世の中、線形分類だけでは分類できないものが多い。
例えば、論理ゲートのXORなどが代表的。
図で書くと以下だな。

XORを線形分類してみようとして上手くいかない図、TRUE、FALSE、どう線を引いてもうまくクラス分割できる線な無い!!
太郎くん
太郎くん

TRUEとFALSEが対角線上にいるから1本の線では上手くわけられないのか!

フクさん
フクさん

そうそう。
こういうものを「線形分離不可」「非線形分離」と言ったりする。

決定領域

太郎くん
太郎くん

で、どういうふうに分類されれば正解って言えるんだろう?

フクさん
フクさん

図にするとこんな感じだな。

非線形の決定領域、TRUE、FALSE
太郎くん
太郎くん

ほう。
楕円で囲えばいいのか。

フクさん
フクさん

この楕円部分を決定領域と言ったりする。
実際の分類の結果がこのようにキレイな楕円になるとは限らないけどね。
あくまで理想的な分類結果としてはこうなる感じってところだ。

太郎くん
太郎くん

で、何を使えばこれができそうなの?

フクさん
フクさん

それは次回説明!

まとめ

フクさん
フクさん

まとめだよ。

  • 単純パーセプトロンでは分類できないものがある。
    • XORなどの非線形分類を求められるものなどが代表的。
  • 決定境界直線を求めるというより決定領域を特定するというイメージになる。

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