過学習とは
過学習とは、機械学習モデルが訓練データに対して過剰に適合してしまい、未知のデータに対する汎化性能（予測性能）が低下する現象です。モデルが訓練データに含まれるノイズや偶発的なパターンまで学習してしまうことで発生します。
過学習が起こる原因
過学習は、主に以下の原因によって発生します。
- 訓練データの不足: 訓練データが少ないと、モデルがデータ全体の傾向を学習できず、ノイズに過剰に適合してしまうことがあります。
- モデルの複雑さ: モデルが複雑すぎると、訓練データに含まれるノイズまで学習してしまうことがあります。
- 訓練回数の過多: 訓練回数が多すぎると、モデルが訓練データに過剰に適合してしまうことがあります。
- 特徴量の過多: 特徴量が多すぎると、モデルが訓練データに過剰に適合してしまうことがあります。
過学習の影響
過学習したモデルは、訓練データに対しては高い性能を示すものの、未知のデータに対する予測性能が著しく低下します。そのため、実用的な場面では、過学習は大きな問題となります。
過学習の対策
過学習を防ぐためには、以下の対策が有効です。
- 訓練データの増加: より多くの訓練データを収集することで、モデルがデータ全体の傾向を学習できるようにします。
- モデルの単純化: モデルの複雑さを抑えることで、ノイズへの過剰な適合を防ぎます。
- 正則化: モデルのパラメータに制約を加えることで、過学習を抑制します。
- 交差検証: データセットを分割し、モデルの汎化性能を評価することで、過学習を検出しやすくします。
- 早期打ち切り: 訓練中に検証データに対する性能が低下し始めたら、訓練を打ち切ることで、過学習を防ぎます。
- 特徴量選択: 不要な特徴量を削除することで、モデルの複雑さを抑えます。
過学習は、機械学習モデルの性能を低下させる大きな要因です。適切な対策を講じることで、汎化性能の高いモデルを構築できます。
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