「教師あり学習」と「教師なし学習」の違い

予備知識

用語	意味
AI（人工知能）	自分で考えるコンピュータ（を作ろうぜ！な学問の分野）
機械学習	「コンピュータさんに与える脳みその中身をどのようにしたら、人間っぽい学習の仕方をするようになるかな？」を考える研究分野

それぞれの用語の意味

用語	意味
教師あり学習	AIさんにお勉強させるときのやり方の分類のひとつで「この画像はネコだよ！」「この画像はピヨ太だよ！」のように問題と正解のセット（【問題】この画像は何？【正解】ピヨ太だよ！）を例題として与えて勉強させるやり方
教師なし学習	AIさんにお勉強させるときのやり方の分類のひとつで「この画像を見て！」「次は、この画像を見て！」「その次は、この画像を見て！」のように正解（この画像は何の画像か？）がくっついていないデータを与えて勉強させるやり方

教師あり学習は「問題と正解のデータをセットで与えて、それをもとにAIさんに勉強してもらうやり方」です。

例えば、そうですね。

ピヨ太君がAIさんに「ぼーっと立っているピヨ太君」の画像を見せました。
そして「この画像に写っているのはピヨ太だよ」と教えました。
問題「この画像は何？」と正解「ピヨ太だよ」をセットで教えたわけです。

次にピヨ太君はAIさんに「浮かれているピヨ太君」の画像を見せました。
そして「この画像に写っているのはピヨ太だよ」と教えました。
問題「この画像は何？」と正解「ピヨ太だよ」をセットで教えたわけです。

次にピヨ太君はAIさんに「ビビっているピヨ太君」の画像を見せました。
そして「この画像に写っているのはピヨ太だよ」と教えました。
問題「この画像は何？」と正解「ピヨ太だよ」をセットで教えたわけです。

次にピヨ太君はAIさんに「殺気立っているピヨ子さん」の画像を見せました。
そして「この画像に写っているのはピヨ子さんだよ」と教えました。
問題「この画像は何？」と正解「ピヨ子さんだよ」をセットで教えたわけです。

さて、ここまでAIさんは一生懸命勉強しました。
きっと賢くなったはずです。

最後にピヨ太君は「寝ているピヨ太君」の画像を見せました。
そして「この画像に写っているのは誰？」と質問しました。

AIさんは前にピヨ太君に教えてもらったことを思い出しながら考えます。
このマヌケ面や帽子、その他諸々の特徴は……ピヨ太だな！
AIさんは「こいつはピヨ太だ！」と答えました。

大正解です！
パチパチパチ。

AIさんは自分で考えて正解を出しました。
やるじゃんっ。

この話において、ピヨ太君がやった教育方法が教師あり学習です。

問題と正解をセットで与えて、それをもとにAIさんに勉強してもらうやり方

です。

教師なし学習は「正解のくっついていないデータを与えて、それをもとにAIさんに勉強してもらうやり方」です。

例えば、そうですね。

ピヨ太君がAIさんに「ぼーっと立っているピヨ太君」の画像を見せました。
それが何の画像なのかは教えません。

次にピヨ太君はAIさんに「浮かれているピヨ太君」の画像を見せました。
それが何の画像なのかは教えません。

次にピヨ太君はAIさんに「ビビっているピヨ太君」の画像を見せました。
それが何の画像なのかは教えません。

次にピヨ太君はAIさんに「殺気立っているピヨ子さん」の画像を見せました。
それが何の画像なのかは教えません。

さて、ここまでAIさんは一生懸命勉強しました。
きっと賢くなったはずです。

ピヨ太君は「何か分かった？」とAIさんに質問しました。

AIさんはピヨ太君に教えてもらったことを思い出しながら考えます。
ふむふむ、最初の3枚の画像に写っていたマヌケ面は同じやつっぽいな。
4枚目に写っていた方は強者のオーラがあった。
AIさんは「最初の3枚は同じやつで、4枚目は違うやつ！」と答えました。

なるほど、確かにそうですね。
やるじゃん！
パチパチパチ。

この話において、ピヨ太君がやった教育方法が教師なし学習です。

正解のくっついていないデータを与えて、それをもとにAIさんに勉強してもらうやり方

です。

似ているところ

どちらも機械学習のやり方です。
また、どちらも勉強するためのデータをAIさんに与えるやり方です。

違うところ

与えるデータと学習のやり方が違います。

教師あり学習と教師なし学習を対比させると

教師あり学習：問題と正解のデータをセットで与えて勉強させる
教師なし学習：問題のみのデータを与えて勉強させる

です。

教師あり学習では問題と正解のデータをセットで与えます。
ピヨ太君の画像を見せるときに「この画像はピヨ太だよ」と正解を教えるようにです。

教師なし学習では正解のくっついていないデータを与えます。
ピヨ太君の画像を見せるときには「ほれ、見ろ」と見せるだけで、それが何の画像なのかは教えません。

また、あくまでイメージの話ですが、教師あり学習が知識を習得させる勉強法だとしたら、教師なし学習は発想力を伸ばす勉強法です。

教師あり学習では正解を教えます。
AIさんが教師あり学習で勉強すると「これが正解かな」を判断できるようになります。
ピヨ太君の画像を見せて「これはピヨ太だ！」と分かるようになることが期待できます。

教師なし学習では正解を教えません。
だから、ピヨ太君の画像を見せても「これはピヨ太だ！」と分かるようにはなりません。
その代わり、人間様が想定していなかったようなことにAIさんが気付く可能性があります。
例えば、たくさんのピヨ太君画像を見せることで「このヒヨコもどきは157パターンの表情を持っている」のようなことが分かるかもしれません。

備考

「教師あり」「教師なし」という表現に騙されないでくださいね。
どちらも勉強するための元データは与えます。
その元データに対して「正解は、これだよ！」がくっついているかいないかの違いです。