近代科学社

豊富な図と数式のコンビで、深層学習の基本原理が直感的に理解できる！
『図解 深層学習
ー数理で理解する基本原理ー』
発行

インプレスグループで理工学分野の専門書出版事業を手掛ける株式会社近代科学社は、2023年12月26日に、『図解 深層学習−数理で理解する基本原理−』（著：小池 敦）を発行いたしました。

内容紹介

　本書では「深層学習に使用する数学」について、意味を直感的に理解できるように図を多用することで式を補完する。
　第I部では深層学習についての基礎事項と次の部で使用する数学について、第II部ではニューラルネットワーク（深層学習）の中身について、第III部では深層学習の自動チューニングについてそれぞれ詳述。深層学習の実践・応用へステップアップするための基礎がじっくりと学べる、第一歩に相応しい一冊。

・深層学習の基礎となる数学的内容も含めて学習できる！

・直感的に理解できるように図を多用して説明！

・進化計算など具体的事例による問題解決手法を紹介！

著者紹介

小池 敦（こいけ あつし）
2003年に東北大学大学院情報科学研究科博士課程前期2年の課程を修了後、日立製作所コンシューマエレクトロニクス研究所、ナビタイムジャパンにて携帯電話やカーナビの研究開発に従事。
2015年に総合研究大学院大学にて博士（情報学）を取得。その後は東北大学大学院情報科学研究科助教、一関工業高専専門学校准教授などを経て、現在、東北大学大学院情報科学研究科実践的情報教育推進室特任准教授（研究）として、深層学習を含む機械学習・データサイエンス、組合せ最適化、組み込みシステム等の教育研究に従事している。特に深層学習技術の様々な分野への応用や説明可能AI について興味を持っている。

目次

第I部　基礎事項と関連する数学
第1章　深層学習と人工知能
1.1 深層学習の概要
1.2 歴史

第2章　教師あり学習
2.1 教師あり学習の概要
2.2 データセット
2.3 誤差最小化による予測モデルの学習
2.4 回帰問題と分類問題
2.5 分類モデルの性能

第3章　勾配法
3.1 勾配法の概要
3.2 偏微分と勾配
3.3 勾配ベクトルの直感的理解
3.4 勾配降下法
3.5 ヤコビ行列
3.6 凸関数

第4章　確率と情報量
4.1 確率変数と確率分布
4.2 条件付き確率とベイズの定理
4.3 情報理論

第5章　線形変換
5.1 2次元ベクトルの線形変換
5.2 一般の線形変換
5.3 行ベクトルの線形変換
5.4 アフィン結合と凸結合

第6章　共分散行列と多次元正規分布
6.1 対称行列
6.2 共分散行列
6.3 多次元正規分布
6.4 マハラノビス距離


第II部　ニューラルネットワーク
第7章　ニューラルネットワークの基礎
7.1 ニューラルネットワークの概要
7.2 層
7.3 ニューラルネットワークの学習
7.4 過学習と正則化
7.5 学習済みモデルの活用

第8章　畳み込みニューラルネットワーク
8.1 畳み込みニューラルネットワークの概要
8.2 画像に対するフィルタ処理
8.3 畳み込み層
8.4 CNN の全体構成
8.5 スキップ接続
8.6 代表的な畳み込みニューラルネットワーク

第9章　再帰型ニューラルネットワーク
9.1 再帰型ニューラルネットワークの概要
9.2 RNN の基本構造
9.3 RNN のアンロール
9.4 全結合RNN 層
9.5 LSTM
9.6 RNN の活用

第10章　自然言語処理と深層学習
10.1 自然言語の数学的表現
10.2 文書の表現
10.3 分散表現
10.4 エンコーダ・デコーダモデル

第11章　アテンション
11.1 キーバリューメモリ
11.2 アテンションによるRNN の性能改善
11.3 セルフアテンション層

第12章　Transformer と大規模言語モデル
12.1 Transformer
12.2 大規模言語モデル


第III部　ハイパーパラメータの最適化
第13章　ハイパーパラメータ探索の基本手法
13.1 ハイパーパラメータ最適化の概要
13.2 ブラックボックス最適化

第14章　ベイズ最適化
14.1 ベイズ最適化の概要
14.2 ガウス過程
14.3 代理モデルによる逐次最適化
14.4 TPE

第15章　進化計算による最適化
15.1 進化計算
15.2 遺伝的アルゴリズム
15.3 CMA-ES

【株式会社 近代科学社】

株式会社近代科学社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：大塚浩昭）は、1959年創立。
数学・数理科学・情報科学・情報工学を基軸とする学術専門書や、理工学系の大学向け教科書等、理工学専門分野を広くカバーする出版事業を展開しています。自然科学の基礎的な知識に留まらず、その高度な活用が要求される現代のニーズに応えるべく、古典から最新の学際分野まで幅広く扱っています。また、主要学会・協会や著名研究機関と連携し、世界標準となる学問レベルを追求しています。

【インプレスグループ】

株式会社インプレスホールディングス（本社：東京都千代田区、代表取締役：松本大輔、証券コード：東証スタンダード市場9479）を持株会社とするメディアグループ。
「IT」「音楽」「デザイン」「山岳・自然」「航空・鉄道」「モバイルサービス」「学術・理工学」を主要テーマに専門性の高いメディア&サービスおよびソリューション事業を展開しています。さらに、コンテンツビジネスのプラットフォーム開発・運営も手がけています。

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