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かんがえちゅう!

出来寛祥です。多趣味に生きていこうと思って、楽器とかスポーツとかいろいろやってます。プログラミングも好き。

ロボットがどうやって「学習」するかを中学生向けに説明する

人工知能

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こんにちは。

今回は、人工知能とか機械学習について、どうやってロボットが賢くなっていくのかというところをできるだけ多くの人が理解できるように説明しようと思います。

タイトルには中学生と書いたけど可能ならば親御さん付きの小学生にも雰囲気が伝わるように書いてみたいと思います。

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何もできないところからスタートする

まず、ロボットは何もできないところからスタートします。ちょうど、生まれたての赤ちゃんのような状態です。体はあるけど、物をつかむこと自体や話すことを知りませんよね?

何も学習していないロボットというのは、これと同じような状態です。

「学習」によってより良く動けるようになる

そして、学習するということは「より良く動けるようにする」ことです。

例えば、赤ちゃんからしたら物に手を伸ばすことでさえ初めてです。もっと言えば、自分の動きを実際に目で見ることですら初めてです。目に映る手が右に動いたとき、体はこう動かしたっていう経験も大切な情報です。そういった情報から、今よりも自分が動かしたい通りに動かせるようになることが学習です。

それでは、学習をロボットが行うためにどうすればいいか考えていきます。ですが、そのためにはロボットが動く仕組みをなんとなくわかっといたほうがいいですね。

ということで

ロボットが動く仕組み

ロボットは複雑なようで、そんな複雑ではありません。モータで棒と棒をつなぐと、モータの動きによって肘を曲げるような動作ができますね。

ちょうつがいをイメージしてもらえればわかりやすいと思います。モータつまり電気の力で動くちょうつがいのようなものです。

それを複数組み合わせて人型だったり、動物型だったり、身近な形にしたものがロボットです。

ロボットは関節で決まる

そうです、ロボットはモータの動くようにしか動きません。

逆に言うと、モータの角度を覚えておけば、ロボットの動きは再現できるんです。簡単ですよね。

そろそろ学習に入って行きましょう。

学習というのは、モータの角度を理想に近づけること

いまいち、人間の学習とロボットの学習がリンクしない人も多かったと思います。

これからそこを説明していきます。

まず人間が学習する場面を考えましょう。わかりやすいのでサッカーのキック練習を考えます。

失敗は成功のもと。学習は間違いから正解へ近付けること

よく公園や土手なんかで、小中学生がサッカーをしているのを見かけます。

ゴールに入らないから何度も同じ場所にボールを運んで練習していますね。あれが、まさに学習です。

自分の理想に向けて、ずれがあったら正しくなるように修正します。例えば、ボールが右のゴールポストに当たっちゃったら、その子は少しだけ左にずらして蹴ろうするでしょう。そうやって少しずつ、望む形に変えていきます。

ロボットにとっての失敗って?

では、ロボットは何をしたら失敗になるのでしょうか。それは、僕たち人間が教えてあげるんです。それではロボットにもサッカーボールを蹴ってもらいましょう。

ロボットに意思はないですから、とりあえずランダムに足を動かしてもらいます。ですが、ボールにあたりませんでした。ロボット君、意思はないけどへこみます。。。。

でも、一度経験すると、理想とのずれを計算することができます。例えば、足の位置とボールの位置をより近付けるように、初めのランダムな動きを修正します。

それを繰り返すと少しずつ、ボールに当たるようになってきますね?

これは同じ処理なので、人間がほおっておいても、自動でロボット君がどんどん上手になっていきます。ロボット君に「すこしずつボールに足を近付けるというルール」だけ教えておけばいいのです。あとは修正あるのみ。

だんだん、学習の感覚がつかめてきましたか?

学習の終わりって?

そうなんです。学習といっている以上、終わりはありません。だからこれも、僕たち人間が決めてあげます。例えば、足がボールに触ったらとか、ボールが10m以上飛んだらという条件を教えてあげます。

こうしてロボット君はめでたくボールをけることができるようになります。

人間の学習もロボットの学習も変わりません。理想に向かって少しずつずれを減らしていきます。違うところは、ロボットが持てない理想を人間が与えてあげることだけです。でも、これも受け取り方によって様々ですね。人間だって先生に教えてもらうんですから。

まとめ

ロボットの学習も人間の学習も、間違いを直していくという点で同じ。

あるルールに基づいて、理想に近くなるまで、間違いを直していく。

その結果、ロボットも自分で学習をすることができる。

© 2015 かんがえちゅう!