確率的最適化アルゴリズムの実装と比較:遺伝的アルゴリズムと勾配降下法
はじめに 最適化問題は、科学、工学、経済学など、さまざまな分野で重要な役割を果たしています。多くの最適化問題は複雑であり、局所的最適解に陥りやすいという課題があります。本記事では、代表的な2つの最適化アルゴリズム、勾配降...
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はじめに 数値積分は、関数を解析的に積分することが難しい場合や、データ点からの数値的な積分が必要な場合に役立つ手法です。関数 f(x) の定積分 \int_a^b f(x)dx を近似的に計算するために使用されます。 こ...
はじめに この記事では、CTスキャンなどのボリュームデータから、セグメンテーションされたラベルデータの表面積を正確に計算するための「クロフトンの公式」について解説します。3次元データの表面積計算は、医用画像処理をはじめと...
はじめに 3次元データの処理は、コンピュータビジョン、ロボティクス、拡張現実(AR)/仮想現実(VR)といった分野で不可欠な技術です。これらの分野では、現実世界の3次元情報を取得・解析し、それに基づいてシステムを制御した...
はじめに この記事では、Pythonを用いて任意の確率密度関数に従う乱数を生成する方法について解説します。特に、三角形内部に均一に乱数を配置する問題を例に、具体的なコードと数式を用いて丁寧に説明します。累積分布関数とその...
はじめに 本記事では、時系列データ予測における深層学習モデルの代表格であるLSTM (Long Short-Term Memory) とTransformerを比較します。これらのモデルは、ビジネスにおける様々な課題、例...
はじめに 近年、グラフニューラルネットワーク(GNN)は、グラフ構造を持つデータの分析において大きな注目を集めています。本記事では、GNNを用いた異常検知の基本的な実装方法について、架空の取引ネットワークデータを例に解説...
はじめに 機械学習モデルの運用において、「なぜこの予測結果になったのか?」という問いに答えることは、ビジネス上の意思決定やモデルの改善に不可欠です。特に、「もしこの特徴量がこうだったら、予測結果はどう変わるのか?」という...
はじめに 巡回セールスマン問題(TSP)は、組合せ最適化の代表的な問題です。本記事では、シミュレーテッドアニーリング(SA)を用いてTSPを解く方法を解説します。SAは、金属の焼きなましを模倣したアルゴリズムで、実装が容...
はじめに 機械学習モデルの評価において、交差検証(Cross-Validation)は不可欠です。しかし、時系列データに対して通常のK-分割交差検証(K-Fold Cross-Validation)を適用すると、未来の情...
はじめに 本記事では、モンテカルロ法の改良版である準モンテカルロ法について解説します。モンテカルロ法は乱数を用いて数値計算や積分を行う手法ですが、準モンテカルロ法は「低不一致列」と呼ばれる特殊な数列を用いることで、より高...
はじめに 機械学習モデルの説明可能性(Explainable AI, XAI)は、モデルの意思決定プロセスを理解し、ステークホルダーとの信頼関係を構築する上で重要な役割を果たしています。本記事では、代表的な2つの手法であ...