2026年版・2-5

モデルの選択・評価の一問一答

G検定(ジェネラリスト検定)「機械学習の概要」から、モデルの選択・評価に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験は多肢選択式で、問い方は問題ごとに異なりますが、ここでは4択で出題しています。

問12-5

k分割交差検証の説明として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①データをk個に分け、k個すべてを学習に使ったうえで、同じデータでk回くり返し評価する方法である。
  • ②データをテスト用と学習用に一度だけ分け、テスト用のデータでk回くり返し評価する方法である。
  • ③データをk個に分け、1つをテスト用、残りを学習用として、テスト用を入れ替えながらk回評価する。
  • ④k個の異なるモデルを同じデータで学習させ、最も成績の良かった1つだけを残す方法である。
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正解 ③データをk個に分け、1つをテスト用、残りを学習用として、テスト用を入れ替えながらk回評価する。
解説
k分割交差検証(k-fold交差検証)は、データをk個のグループに分け、そのうち1つを評価用、残りのk−1個を学習用として、モデルを学習・評価します。評価用のグループを順番に入れ替えながらこれをk回繰り返し、k回の評価結果の平均をモデルの性能とします。すべてのデータが一度ずつ評価に使われるため、データを一度だけ分ける方法よりも、分け方の偶然に左右されにくい安定した評価ができます。データが少ないときに特に有効です。

他の選択肢が不適切な理由
・すべてを学習に使い同じデータで評価する:学習に使ったデータで評価しても、未知のデータへの性能は分かりません。
・一度だけ分けてテスト用でk回評価する:一度だけ分ける方法はホールドアウト法で、同じデータで何度評価しても結果は変わりません。
・k個のモデルから1つだけを残す:モデルの比較の話であり、k分割交差検証の説明ではありません。

覚え方のポイント
「ホールドアウト法=一度だけ分ける(手軽)」「k分割交差検証=k回入れ替えて平均(安定)」。データの数が少ないほど、交差検証の価値が高まります。
問22-5

2クラス分類の混同行列において、「実際は陰性なのに、モデルが陽性と予測してしまったもの」を何というか。最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①偽陰性(False Negative)
  • ②真陽性(True Positive)
  • ③真陰性(True Negative)
  • ④偽陽性(False Positive)
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正解 ④偽陽性(False Positive)
解説
混同行列は、予測結果と実際の正解を2×2の表にまとめたものです。予測が「陽性(Positive)」か「陰性(Negative)」か、その予測が当たっていたか(True)外れていたか(False)の組み合わせで、4つに分類します。実際は陰性なのに陽性と予測してしまった誤りは「偽陽性(False Positive)」で、健康な人を病気と判定してしまう「誤検知」にあたります。

他の選択肢が不適切な理由
・偽陰性(False Negative):実際は陽性なのに、陰性と予測してしまったものです。病気の人を見逃してしまう「見逃し」にあたります。
・真陽性(True Positive):実際に陽性で、正しく陽性と予測できたものです。
・真陰性(True Negative):実際に陰性で、正しく陰性と予測できたものです。

覚え方のポイント
英語の後半(Positive / Negative)は「モデルの予測」、前半(True / False)は「その予測が当たったか」を表します。「False Positive=陽性と予測したが外れ」と読むと、迷わずに判断できます。
問32-5

適合率(Precision)が0.6、再現率(Recall)が0.9のとき、F値として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①0.72
  • ②0.75
  • ③0.54
  • ④0.36
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正解 ①0.72
解説
F値(F1スコア)は、適合率と再現率の調和平均で、次の式で求めます。
F値 = 2 × 適合率 × 再現率 ÷(適合率 + 再現率)
本問では、2 × 0.6 × 0.9 ÷(0.6 + 0.9)= 1.08 ÷ 1.5 = 0.72 となります。適合率と再現率は一方を上げるともう一方が下がりやすい関係(トレードオフ)にあるため、両方のバランスを1つの数値で評価したいときにF値を使います。

他の選択肢が不適切な理由
・0.75:適合率と再現率を単純に平均した値(相加平均)です。F値は調和平均なので、値の小さい方に引っ張られ、相加平均より小さくなります。
・0.54:適合率と再現率を掛けただけの値(0.6×0.9)です。
・0.36:式の先頭の「2×」を掛け忘れた値(0.54÷1.5)です。

覚え方のポイント
F値の式は「2×P×R ÷(P+R)」。調和平均は、どちらか一方が極端に低いとF値も低くなるため、「片方だけ高いモデル」を見抜ける指標です。
問42-5

ROC曲線とAUCの説明として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①ROC曲線は偽陽性率と真陽性率の関係を描いたもので、AUCが0に近いほど性能が高い。
  • ②ROC曲線は偽陽性率と真陽性率の関係を描いたもので、AUCが1に近いほど性能が高い。
  • ③ROC曲線は学習回数と誤差の関係を描いたもので、AUCが1に近いほど過学習している。
  • ④ROC曲線は回帰の予測値と実測値の関係を描いたもので、AUCは平均二乗誤差に等しい。
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正解 ②ROC曲線は偽陽性率と真陽性率の関係を描いたもので、AUCが1に近いほど性能が高い。
解説
ROC曲線は、2クラス分類で「陽性」と判定するしきい値を少しずつ変えたときの、横軸に偽陽性率、縦軸に真陽性率(再現率)をとって描いた曲線です。AUC(Area Under the Curve)は、ROC曲線の下側の面積で、0から1の値をとります。完全に正しく分類できるモデルのAUCは1、でたらめに予測するモデルは約0.5になり、1に近いほど性能が高いと評価します。しきい値に左右されずにモデルを比較できるのが長所です。

他の選択肢が不適切な理由
・AUCが0に近いほど性能が高い:AUCは1に近いほど性能が高くなります。
・学習回数と誤差の関係を描いたもの:これは学習曲線の説明です。
・回帰の予測値と実測値の関係:ROC曲線は分類のための評価方法で、回帰には用いません。

覚え方のポイント
「ROC曲線=横軸が偽陽性率・縦軸が真陽性率」「AUC=1が最高・0.5がでたらめ」。曲線が左上に張り出すほど良いモデルです。
問52-5

陽性が全体の1%しかないデータで、すべてを陰性と予測するモデルを作ると、正解率(Accuracy)は99%になる。この例が示す注意点として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①正解率が99%を超えれば、どのような課題でも実用上は十分な精度である。
  • ②陰性ばかりのデータでは、再現率は必ず正解率と同じ値になってしまう。
  • ③偏りの大きいデータでは、正解率が高くても役に立つモデルとは限らない。
  • ④偏りの大きいデータでは、正解率ではなく平均二乗誤差で評価すべきである。
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正解 ③偏りの大きいデータでは、正解率が高くても役に立つモデルとは限らない。
解説
クラスの数に大きな偏りがあるデータを「不均衡データ」といいます。不均衡データでは、多い方のクラスだけを予測するモデルでも正解率が非常に高くなってしまいます。本問のモデルは正解率99%ですが、陽性を1件も見つけられず、再現率は0%です。病気の発見や不正の検知のように、少ない方のクラスを見つけることが目的の場合、このモデルはまったく役に立ちません。こうした場合は、再現率や適合率、F値、AUCなどの指標で評価します。

他の選択肢が不適切な理由
・99%を超えれば実用上十分:本問の例のとおり、正解率だけでは実用性を判断できません。
・再現率は必ず正解率と同じ値になる:本問のモデルでは正解率99%、再現率0%であり、同じ値にはなりません。
・正解率ではなく平均二乗誤差で評価すべき:平均二乗誤差は回帰の評価指標です。分類の不均衡データでは、再現率や適合率、F値、AUCなどを使います。

覚え方のポイント
不均衡データでは「正解率にだまされない」。対策として、少ないクラスのデータを増やす(オーバーサンプリング)、多いクラスのデータを減らす(アンダーサンプリング)といった方法もあります。
問62-5

モデルの誤差を「バイアス」と「バリアンス」に分けて考えるとき、モデルが複雑すぎて過学習している状態の説明として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①バイアスは大きいが、学習データの違いによる予測のばらつき(バリアンス)は小さい。
  • ②バイアスもバリアンスも大きく、学習データに対してさえほとんど予測が当たらない。
  • ③バイアスもバリアンスも小さく、未知のデータに対しても誤差がまったく生じない。
  • ④バイアスは小さいが、学習データの違いによる予測のばらつき(バリアンス)が大きい。
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正解 ④バイアスは小さいが、学習データの違いによる予測のばらつき(バリアンス)が大きい。
解説
モデルの誤差は、「バイアス(予測の平均的な偏り)」と「バリアンス(学習データの違いによる予測のばらつき)」などに分けて考えることができます。モデルが単純すぎると、データの傾向を捉えきれずバイアスが大きくなります(未学習)。モデルが複雑すぎると、学習データには細かく合わせられるためバイアスは小さくなりますが、学習データが少し変わるだけで予測が大きく変わり、バリアンスが大きくなります(過学習)。両者は一方を下げるともう一方が上がりやすい「トレードオフ」の関係にあります。

他の選択肢が不適切な理由
・バイアスが大きくバリアンスが小さい:これはモデルが単純すぎる「未学習」の状態です。
・どちらも大きい:過学習の状態の説明ではありません。
・どちらも小さく誤差がまったく生じない:データにはノイズが含まれるため、誤差を完全になくすことは通常できません。

覚え方のポイント
「単純すぎ=高バイアス=未学習」「複雑すぎ=高バリアンス=過学習」。この2つのバランスをとることが、モデル選択の基本です。
問72-5

「ある事柄を説明するための仮定は、必要以上に多くするべきではない」という考え方で、同程度の性能なら単純なモデルを選ぶべきだという指針の根拠とされるものとして、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①オッカムの剃刀
  • ②ノーフリーランチ定理
  • ③中国語の部屋
  • ④醜いアヒルの子定理
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正解 ①オッカムの剃刀
解説
オッカムの剃刀は、14世紀の哲学者ウィリアム・オブ・オッカムにちなむ考え方で、「ある事柄を説明するための仮定は、必要以上に多くするべきではない」というものです。機械学習では、同じくらいの性能であれば、パラメータの少ない単純なモデルを選ぶべきだという指針の根拠とされます。単純なモデルは過学習しにくく、解釈もしやすいためです。この考え方を数値で表した指標に、モデルの当てはまりの良さとパラメータの数の両方を考慮する「赤池情報量規準(AIC)」や「ベイズ情報量規準(BIC)」があります。

他の選択肢が不適切な理由
・ノーフリーランチ定理:あらゆる問題で常に最も優れた万能の学習アルゴリズムは存在しない、という定理です。
・中国語の部屋:記号操作だけでは理解に至らないと主張した、ジョン・サールの思考実験です。
・醜いアヒルの子定理:何らかの前提(どの特徴を重視するか)がなければ、どの2つのものも同じ程度に似ていることになり、分類はできない、という定理です。

覚え方のポイント
「剃刀で余分なものを削ぎ落とす」と考えて、「単純なモデルを優先する」と覚えましょう。AIC・BICは、値が小さいほど良いモデルとされます。
問82-5

「あらゆる問題に対して、常に他より優れた性能を発揮する万能の学習アルゴリズムは存在しない」という主張を何というか。最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①オッカムの剃刀
  • ②ノーフリーランチ定理
  • ③普遍近似定理
  • ④モラベックのパラドックス
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正解 ②ノーフリーランチ定理
解説
ノーフリーランチ定理は、「すべての問題を平均すると、どの学習アルゴリズム(最適化の手法)の性能も同じになる。したがって、あらゆる問題で常に最も優れた万能のアルゴリズムは存在しない」という趣旨の定理です。「ただ飯(フリーランチ)はない」という言い回しに由来します。実務では、扱う問題やデータの性質に合わせて手法を選び、比較・検証する必要があることを意味します。

他の選択肢が不適切な理由
・オッカムの剃刀:必要以上に仮定を増やすべきではない、という考え方で、単純なモデルを優先する根拠とされます。
・普遍近似定理:十分な数のニューロンを持つ隠れ層が1つあれば、ニューラルネットワークはどのような連続関数でも任意の精度で近似できる、という定理です。
・モラベックのパラドックス:高度な推論より、幼児でもできる知覚や運動のほうが機械には難しいという逆説です。

覚え方のポイント
「ノーフリーランチ=万能のアルゴリズムはない」。一方、「早期終了は美しいフリーランチ」というヒントンの言葉もあり、「フリーランチ」という語の使われ方の違いに注意しましょう。
問92-5

回帰の評価指標の説明として、最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①MSEは誤差の絶対値の平均で、MAEに比べて外れ値の影響を受けにくい。
  • ②RMSEはMSEを2乗した値で、元のデータとは単位が異なる指標である。
  • ③MAEは誤差の絶対値の平均で、MSEに比べて外れ値の影響を受けにくい。
  • ④MAEもMSEも値が大きいほど予測が正確であることを示す指標である。
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正解 ③MAEは誤差の絶対値の平均で、MSEに比べて外れ値の影響を受けにくい。
解説
回帰の代表的な評価指標には次のものがあります。MSE(平均二乗誤差)は、予測値と実測値の差を2乗して平均したものです。RMSE(二乗平均平方根誤差)は、MSEの平方根をとったもので、元のデータと同じ単位で誤差の大きさを表せます。MAE(平均絶対誤差)は、差の絶対値を平均したものです。MSEやRMSEは誤差を2乗するため、大きな外れ値があると値が大きく跳ね上がりますが、MAEは2乗しないため、外れ値の影響を受けにくくなります。

他の選択肢が不適切な理由
・MSEが絶対値の平均で外れ値に強い:MSEとMAEの説明が逆です。
・RMSEはMSEを2乗した値で単位が異なる:RMSEはMSEの平方根で、元のデータと同じ単位になります。
・値が大きいほど予測が正確:どれも誤差を表す指標なので、値が小さいほど予測が正確です。

覚え方のポイント
「2乗する指標(MSE・RMSE)=大きな誤差を重く見る」「絶対値の指標(MAE)=外れ値に強い」。どの誤差を重視したいかで指標を選びます。
問102-5

データの特徴量の数(次元)が増えるにつれて、同じ性能を得るために必要なデータの量が急激に増え、学習が難しくなる現象を何というか。最も適切なものを1つ選びなさい。

  • ①勾配爆発
  • ②内部共変量シフト
  • ③コールドスタート問題
  • ④次元の呪い
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正解 ④次元の呪い
解説
次元の呪いとは、特徴量の数(次元)が増えると、データが存在しうる空間が指数関数的に広がるため、手元のデータがその空間の中でまばらになり、同じ性能のモデルを作るのに必要なデータの量が急激に増えてしまう現象です。高次元ではデータどうしの距離の差も小さくなりやすく、距離を使う手法(k近傍法など)が働きにくくなります。対策として、主成分分析などの次元削減や、予測に役立つ特徴量だけを選ぶ特徴量選択が行われます。

他の選択肢が不適切な理由
・勾配爆発:誤差逆伝播の途中で勾配が非常に大きくなり、学習が不安定になる現象です。
・内部共変量シフト:学習中に、前の層のパラメータが変わることで、各層への入力の分布が変わってしまう現象で、バッチ正規化の提案の背景として説明されました。
・コールドスタート問題:履歴の少ない新しい利用者や商品に対して、協調フィルタリングでうまく推薦できない問題です。

覚え方のポイント
「特徴量を増やせば増やすほど良くなるわけではない」というのが次元の呪いの教訓です。次元削減・特徴量選択とセットで覚えましょう。

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※本ページの問題・解説は、生成AI(人工知能)を活用して作成しています。

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