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生成AIパスポート 用語集ディープラーニングとニューラルネットワーク

勾配爆発問題とはこうばいばくはつもんだい

英語Exploding Gradient Problem分野ディープラーニングとニューラルネットワーク出題重要度★★★公式テキスト公式テキスト 第2章「RNN」

勾配爆発問題の意味

勾配爆発問題とは、ニューラルネットワークの学習において、重みを修正するための値(勾配)が層や時点をさかのぼるうちに極端に大きく膨らんでしまい、重みが急激に変化して学習が不安定になる問題のことです。公式テキストでは、勾配消失問題と並んで、RNNで長いシーケンスを扱う際に生じやすい課題として紹介されています。

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詳しい解説

勾配消失問題が「伝わる値がどんどん小さくなる」現象だったのに対し、勾配爆発問題は逆に「伝わる値がどんどん大きくなる」現象です。1より大きな数を何度も掛け合わせると、値は一気に膨れ上がります。

勾配が大きすぎると、重みが一度に大きく動きすぎてしまい、誤差が小さくなるどころか、かえって大きく乱高下するようになります。ハンドルを切りすぎて車が蛇行するようなもので、モデルがうまく正解に近づけません。RNNは長いシーケンスを扱うとき、このように勾配が消えたり爆発したりしやすいため、改良版であるLSTMが広く使われるようになりました。

試験のポイント

  • 勾配爆発=「学習が不安定になる」問題
  • 勾配消失=「学習が進まなくなる」問題と対比で覚える
  • RNNで長いシーケンスを扱う際の課題

勾配爆発問題の確認問題(○×)

勾配爆発問題は、RNNで長いシーケンスを扱う際に生じやすく、学習が不安定になってしまう問題である。

答えと解説を見る

答え:○

勾配が極端に大きくなって重みが急激に変化するため、学習が安定しなくなります。

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