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公開日:2020.11.20 [最終更新日]2020.11.27

Tensorflowをインストールして、機械学習をはじめてみよう

TensorFlow

Tensorflowをインストールして活用していこう

Tensorflowを使ってみたいと思っているけれど、どうやってインストールしたら良いのかがわからずに悩んでしまうことは珍しくありません。類似したライブラリのインストール経験がないと簡単にできないのは確かでしょう。困っている人のためにこの記事ではTensorflowのインストール方法について端的に説明し、その活用事例についても紹介します。

Tensorflowとは

TensorFlowは何かについてまずは確認しておきましょう。TensorFlowとは機械学習を含むプログラムの作成のために用いられているライブラリの一種です。AIが注目されるようになってからPythonを使った機械学習やディープラーニングなどのプログラミングをスムーズに行えるようにするためにライブラリの開発が精力的に進められてきています。その一つとして提供されているのがTensorflowで、オープンソースソフトウェアライブラリになっています。汎用性が高いことから利用してプログラミングをしている事例も多いライブラリです。

Tensorflowはグーグル社によって開発された機械学習プラットフォームとしてのライブラリで、機械学習の実験から機械学習を搭載したアプリケーションの開発までを行える統一環境になっています。学習モデルの構築をしやすく、すぐに学習実験のテストもできるようになっているのが魅力です。さらに使用言語についてもPythonに限らず、C言語やJavaなどを使うこともできます。ブラウザ上で動作させることも、スマートフォンなどのデバイス上で動かすこともできるなど、活用可能性が広い仕上がりのライブラリになっているのが特徴です。

基本的にはTensorflowを使うとテンソルによる計算をスムーズに実行することができます。脳の機能を模倣するニューラルネットワークの構築や、ディープラーニングや機械学習の技術では高度な演算を簡単に行えるライブラリがあると便利です。線形代数による高度な演算が必須なのが機械学習分野の特徴で、多次元の行列を使って線形計算をすることができるテンソルライブラリは重宝します。特に機械学習やディープラーニングに特化して使いやすく仕上げられていることから、多くの開発現場でTensorflowが活用されています。
Tensorflow

Tensorflowのインストール方法とは

TensorFlowを使うためには開発環境を構築した上でインストールする必要があります。典型例としてPythonでTensorflowを使う場合にどのようにしてインストールしたら良いかを紹介します。OSがWindowsのパソコン上で利用するケースを例にして理解しておくと、他の環境でインストールする場合にも何をしたら良いかが明確になるでしょう。

まずは開発環境としてPythonのインストールをする必要があります。Pythonのオフィシャルサイトにアクセスしてダウンロードページからインストーラーを手に入れましょう。Windowsのバージョンやビット数、GPUなどご自身の作業に応じて適切なインストーラーを選んでダウンロードします。そして、インストーラーを起動し、ガイドに従って進めていくとPythonをインストールすることが可能です。Pythonには色々なバージョンもあるので、もしこだわりがあるのなら好みのバージョンをダウンロードしてインストールする必要があります。

次にPythonでライブラリ管理をするためのツールとして知られるpipを使用し、virtualenvと呼ばれる仮想環境構築ライブラリをインストールします。仮想環境を作ってその環境上でTensorflowを使うという形で運用するのが一般的な方法です。コマンドプロンプトを開いて、「pip install virtualenv」というと入力してエンターキーを押せばvirturalenvをインストールすることができます。続いて、virtualenvによる仮想環境の構築を行います。仮想環境の名前を決めて、「virturalenv 仮想環境名」とコマンドプロンプトで入力してエンターキーを押すだけで構築が可能です。

仮想環境を構築したら、「仮想環境名¥Scripts¥activate」と入力してエンターキーを押すと、仮想環境の中で作業を行えるようになります。ここまでできてしまえばTensorflowをインストールするのは簡単です。virtualenvをインストールしたときと同じようにpipを用いてライブラリをインストールできるからです。つまり、コマンドプロンプトで「pip install tensorflow」と入力してエンターをするだけでインストールが開始されます。「pip install tf」など誤った入力を行うと正しくインストールできないので、要注意です。なお、「仮想環境名¥Scripts¥activate」と入力してエンターキーを押せば、この仮想環境から抜け出すことができるので覚えておくと良いでしょう。

使い方や活用事例を知っておこう

TensorFlowはどのような使い方が可能なのでしょうか。活用されている事例もかなり多くなってきているのでどんなときに使われているのかを確認しておきましょう。機械学習やディープラーニングといったAI技術を使いたいときには頻繁にTensorflowが活用されています。開発したグーグル社内の業務システムなどにも利用されていることが知られていて、オープンソースソフトウェアライブラリなので他社での活用も進められているでしょう。

特にTensorflowが力を発揮しているのは各種認識技術です。音声認識技術はAIによってようやく実現することができた技術の一つで、人の言葉による入力を受けて文字として出力できるようにするだけではありません。それだけなら精度が低かったとはいえディープラーニングが登場する以前にも実現されていました。Tensorflowによる演算でAIのアルゴリズムを動かせば声紋の認識すら可能になっています。元気なときの声と風邪を引いているときの声でも同じ人の声なら同一自分のものだと判定することができる音声認識技術が開発され、生体認証システムの一つとして音声による認証ができるようになっているのが現状です。

音声認識技術の精度が向上したことによって音声入力や音声検索、リアルタイム翻訳などのプログラムも開発され、実用性の高いシステムとしてスマート家電などへの応用も進められているのが現状です。このような複雑な認識技術として既に実用されているのが顔認識技術で、日本では入国審査の際にも用いられています。顔に怪我をしていたり、化粧をしていたりしても、表情が違っていたとしても同一人物の顔かどうかを判別できるようになっているのが特色です。
Tensorflow
画像認識技術も初期からTensorflowが活用されている分野です。画像認識は医療応用が活発に進められてきています。がんなどの疾患の診断や病巣の解析などではMRIやCTなどの画像診断技術と組み合わせて応用が行われつつあるのが現状です。また、自然災害の発生を予測するための衛星画像の分析にも応用されるなど、画像認識技術の活用事例も増えてきました。このような認識技術は統計学的な手法に加えて、特徴量と呼ばれる識別のポイントを抽出するためのテンソルによる計算によって可能になっています。

この他にもTensorflowは語学学習プログラムや機械学習推論プログラムなど、多岐にわたる分野で利用が進められています。オンライン支払システムにおける不正防止システムに応用したり、昔は人工無能とも呼ばれていたチャットボットを有能なチャット対応ロボットにしたりするなど、Tensorflowの活用範囲は着実に広がってきているのが現状です。

Tensorflowをインストールして使ってみよう

Tensorflowは機械学習の分野でテンソルを使う演算を実行するためによく用いられているオープンソースソフトウェアライブラリです。Pythonで使うなら仮想環境を構築するだけで簡単にインストールすることができます。Pythonで機械学習やディープラーニングの技術を存分に活用できるようになるので、まずはインストールして使ってみましょう。


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