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「これが最小になる値はな〜んだ?」問題_最適化問題を考える_近藤憲児

 「これが最小になる値はな〜んだ?」問題_最適化問題を考える_近藤憲児

キーワード: 最小値問題/最適化理論/最適化問題/AI/変分原理/学習物理学/アルゴリズム

Kenji KONDO

May 31, 2024
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Transcript

  1. 例) シンプルな数学の問題 2 最小値問題とは x = 1 のとき f(x) は最小値の

    2 をとる が、今回の範囲は x <= -1 なので f(x) = 6 となる x = -1 が答え → 答え x = -1 x=-1
  2. ちなみに、最大値問題 関数 f(x) が最大となる x はな〜んだ? 関数 -f(x) が最小となる x

    はな〜んだ? 答えとなる x の値はどちらも構わないので、最大にしたいか最小にしたいか は別にこだわらなくてもいい
  3. 例) 線形回帰 「与えられたデータセットを最もうまく近 似する y = mx + b の直線を求めたい」

    誤差が最小となる m, b の組合せはな〜んだ? 直線と与えられたデータセットの誤差 =
  4. 例) 検索・推薦 「ユーザーの検索キーワードに最も適 したドキュメントを提示したい」 ユーザーのクエリ q (検索キーワード、ユーザー属性...) と関 連度が最大となるドキュメント d

    はな〜んだ? ユーザーのクエリ q と、ドキュメント d の関連度 ドキュメント1 「AI の発展で...」 ドキュメント2 「おいしいオムライスの作り 方...」 ユーザーのクエリ 「AI 技術の発展について知りた い」 =
  5. • 線形計画問題 • 非線形計画問題 • 整数計画問題 • 混合整数計画問題 • 二次計画問題

    • 二次錐計画問題 • 半正定値計画問題 • 多目的最適化問題 • 組合せ最適化問題 • ネットワークフロー問題 • 最短経路問題 • 最小全域木問題 • 巡回セールスマン問題 • ナップサック問題 • 施設配置問題 • スケジューリング問題 他にもたくさん
  6. 例) GAN 「まるで写真のような画像を生成したい」 学習データの画像の確率分布 p_data と、 最も JS divergence (=確率分布同士の距離み

    たいなもの)が最小となるような確率分布 p_g はな〜んだ? Yifan Jiang, Shiyu Chang, & Zhangyang Wang. (2021). TransGAN: Two Pure Transformers Can Make One Strong GAN, and That Can Scale Up.
  7. 例) 変分原理(最速降下線) 到達時間を表現した汎関数 I が 最小となるような曲線 y はな〜んだ? 「もっとも速くボールが転げ落ちる坂道の形を考えたい」 変分原理は量子力学でも熱

    力学でも現れる。 こうした最小値問題が自然 界でも見いだせるのはすご い https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9 C%80 %E9% 80%9F%E9%99%8D%E4%B8%8B%E6%9B%B2 %E7%B7%9A