ディープラーニングは、多層のニューラルネットワークを用いて複雑なパターンを自動的に学習する機械学習の一分野です。画像認識、自然言語処理、音声合成など、現代のAI技術の多くはディープラーニングモデルによって支えられています。主要なアーキテクチャには、それぞれ異なる特性と得意分野を持つモデルが存在します。
畳み込みニューラルネットワーク(CNN)は、画像や動画などの空間データを処理することに特化しています。畳み込み層による局所的な特徴抽出とプーリング層による次元削減を組み合わせることで、画像分類や物体検出で高い精度を達成しています。一方、再帰型ニューラルネットワーク(RNN)は時系列データを処理するために設計されており、文章生成や音声認識など、順序を持つデータの処理に適しています。LSTMやGRUなどの改良型は、長期依存関係の学習能力を向上させています。
2017年に登場したTransformerは、自己注意機構を導入することで並列処理を可能にし、自然言語処理の分野に革命をもたらしました。BERTやGPTなどの大規模言語モデルの基盤となり、現代の生成AIの発展に大きく貢献しています。また、生成敵対ネットワーク(GAN)は生成器と識別器の競合によりリアルなデータを生成でき、画像生成やスタイル変換に広く利用されています。オートエンコーダは教師なし学習による表現学習に優れ、異常検知や次元削減などのタスクで活用されています。
これらのモデルは単独で使用されることもあれば、複数を組み合わせたハイブリッドアーキテクチャとして応用されることもあります。例えば、CNNとTransformerを組み合わせたVision Transformer(ViT)は画像認識の新たな標準となりつつあります。今後もこれらの基盤技術は進化を続け、より高度なAIシステムの実現に寄与していくことが期待されます。