AI実装検定B級 ① AI基礎

AIの歴史と基本概念を扱う土台分野です(35問収録)。自然知能と人工知能、強いAI・弱いAI、ダートマス会議や3度のAIブーム、シンギュラリティといった流れに加え、教師あり・教師なし・強化学習の分類、過学習と汎化性能、標本化・量子化などの前処理が頻出です。さらにニューロンを模したニューラルネットワークの構造(入力層・中間層・出力層)、重み・バイアス・順伝播、誤差逆伝播法まで押さえます。以降のPythonや機械学習分野を理解する前提となる用語が多いので、まずここを固めましょう。

この分野の問題35問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

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1人間が自然に生み出した知能を何というか?

  1. A自然知能
  2. B人工知能
  3. C汎用型AI
  4. D特化型AI
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正解:A自然知能

人間が自然に生み出した知能を自然知能という。

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2人間のように高度な知能を持ったロボット等に代表される、まだ実現していないAIを何というか?

  1. A弱いAI
  2. B強いAI
  3. C特化型AI
  4. D機械学習
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正解:B強いAI

強いAI(汎用型AI)は人間のように高度な知能を持ったものだが、まだ実現していない。

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3チェス、囲碁、将棋のゲームAIのように一つの分野に特化したAIを何というか?

  1. A強いAI
  2. B汎用型AI
  3. C弱いAI
  4. Dディープラーニング
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正解:C弱いAI

特定の分野に特化したAIを弱いAI(特化型AI)という。

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4AIにおいて最初の大きなイベントであるダートマス会議が開催されたのは何年か?

  1. A1970年
  2. B1980年
  3. C1996年
  4. D1956年
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正解:D1956年

ダートマス会議は1956年に開催され、初めてAIというキーワードが用いられた。

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5第1次AIブームで主に研究された内容は何か?

  1. A推論と探索
  2. B機械学習
  3. C知識ベース
  4. Dディープラーニング
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正解:A推論と探索

第1次AIブームでは推論と探索が主に研究された。

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6第2次AIブームのきっかけとなったシステムは何か?

  1. Aニューラルネットワーク
  2. Bエキスパートシステム
  3. Cディープラーニング
  4. Dサポートベクターマシン
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正解:Bエキスパートシステム

第2次AIブームは、専門知識を利用して答えを導くエキスパートシステムによって始まった。

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7第3次AIブームのきっかけとなった技術は何か?

  1. A推論
  2. B探索
  3. C機械学習
  4. DWeb検索
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正解:C機械学習

第3次AIブームは機械学習、特にディープラーニング(深層学習)がきっかけとなった。

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82045年にAIが完全に人間を凌駕する技術的特異点を何というか?

  1. Aディープラーニング
  2. B機械学習
  3. Cエキスパートシステム
  4. Dシンギュラリティ
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正解:Dシンギュラリティ

シンギュラリティは、2045年にAIが人間を凌駕すると提唱された技術的特異点である。

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9コンピュータ自身に特徴を見つけさせる学習手法はどれか?

  1. Aディープラーニング
  2. Bアルゴリズムによる機械学習
  3. C統計的学習
  4. Dエキスパートシステム
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正解:Aディープラーニング

従来の機械学習は人間が着目すべき特徴を用意するが、ディープラーニングはコンピュータ自身が特徴を見つけ出す。

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10ディープラーニングの特徴として正しいものはどれか?

  1. A説明が容易である
  2. B多くのデータを必要とする
  3. C必要データ量が少ない
  4. D学習時間が短い
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正解:B多くのデータを必要とする

ディープラーニングは多くのデータが必要で時間がかかるが、どのような学習が行われたのか説明が困難な場合が多い。

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11教師あり学習の分類として適切な組み合わせはどれか?

  1. A分類問題とクラスタリング
  2. B回帰問題とクラスタリング
  3. C分類問題と回帰問題
  4. D強化学習とクラスタリング
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正解:C分類問題と回帰問題

教師あり学習は大きく分類問題と回帰問題に分かれる。

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12正解がわからないデータに規則性を見つけてグループ分けする方法を何というか?

  1. A教師あり学習
  2. B強化学習
  3. C回帰分析
  4. D教師なし学習
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正解:D教師なし学習

教師なし学習は正解のないデータから規則性を見つけてグループ分け(クラスタリング)を行う。

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13機械学習の分類の一つで、報酬が最も高くなる方法を学習していく仕組みを何というか?

  1. A強化学習
  2. B教師あり学習
  3. C教師なし学習
  4. D回帰分析
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正解:A強化学習

強化学習は報酬が最も高い方法を学習していく仕組みである。

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14未知のデータに対して高い精度とならない偏った学習を何というか?

  1. A汎化性能
  2. B過学習
  3. C順伝播
  4. D量子化
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正解:B過学習

教師データに過剰に適合し、未知のデータに対して精度が出ない偏った学習を過学習という。

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15未知のデータに対する推論の精度のことを何というか?

  1. A過学習
  2. B量子化
  3. C汎化性能
  4. D標本化
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正解:C汎化性能

汎化性能とは、未知のデータに対する推論の精度のことである。

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16連続的なアナログ信号から一定の間隔で値を取り出してデジタル化する処理を何というか?

  1. A量子化
  2. B階調化
  3. C二値化
  4. D標本化
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正解:D標本化

一定の間隔で信号の値を取り出す処理を標本化(サンプリング)という。

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17画像の連続的な明るさ(アナログ値)を、有限段階の離散的な数値に変換することを何というか?

  1. A量子化
  2. B標本化
  3. C階調化
  4. D二値化
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正解:A量子化

アナログの明るさを有限段階の離散値に変換する処理を量子化という。

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18MNISTデータセットに含まれる手書き数字のクラス数はいくつか?

  1. A5
  2. B10
  3. C28
  4. D784
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正解:B10

MNISTは手書き数字0から9の10クラスからなる。

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19MNISTの画像サイズ(縦×横)は何ピクセルか?

  1. A10×10
  2. B64×64
  3. C28×28
  4. D255×255
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正解:C28×28

MNISTのサイズは縦28×横28の784ピクセルである。

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20モノクロ画像(8ビットグレースケール)において、白を何の値で表すのが一般的か?

  1. A0
  2. B1
  3. C128
  4. D255
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正解:D255

8ビットグレースケールでは黒を0、白を255とすることが多い。

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21カラー画像はRGBの3層構造であるが、赤色(R)は通常何層目か?

  1. A1層目
  2. B2層目
  3. C3層目
  4. D4層目
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正解:A1層目

カラー画像は1層目が赤(R)、2層目が緑(G)、3層目が青(B)として扱われる。

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22画像認識コンペILSVRCで、2012年にディープニューラルネットワークを使って圧勝したモデルは何か?

  1. ANEC
  2. BAlexNet
  3. CResNet
  4. DSENet
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正解:BAlexNet

2012年に登場したAlexNetがディープニューラルネットワークを用いて圧勝した。

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23ILSVRCのコンペにおいて、人間が画像認識をする場合のエラー率はおよそいくつか?

  1. A0.023
  2. B0.036
  3. C0.051
  4. D0.117
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正解:C0.051

人間が画像認識をする場合のエラー率は約0.051(5.1%)である。

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24ニューラルネットワークが模倣している、脳の神経細胞を何というか?

  1. A樹状突起
  2. Bシナプス
  3. C軸索
  4. Dニューロン
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正解:Dニューロン

ニューラルネットワークは、人間の脳にあるニューロンと呼ばれる神経細胞の伝達構造を模倣したモデルである。

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25ニューラルネットワークにおいて、値やデータが入力される層を何というか?

  1. A入力層
  2. B中間層
  3. C出力層
  4. D重み層
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正解:A入力層

一番左の列を情報を入力する入力層という。

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26中間層が深く、さらに工夫を施したものを何というか?

  1. Aニューラルネットワーク
  2. Bディープニューラルネットワーク
  3. Cエキスパートシステム
  4. D順伝播ネットワーク
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正解:Bディープニューラルネットワーク

中間層が深く工夫を施したものをディープニューラルネットワークという。

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27ニューラルネットワークにおいて、入力の重要度や影響度を表し値を調整する役割を持つものを何というか?

  1. Aバイアス
  2. B正解値
  3. C重み
  4. D誤差
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正解:C重み

重みは重要度や影響度を表し、入力層と出力層の間で値を調整する。

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28入力された情報が出力層に向かって順々に処理される処理を何というか?

  1. A逆伝播
  2. B過学習
  3. C量子化
  4. D順伝播
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正解:D順伝播

入力された情報が出力層に向かって順々に処理されることを順伝播という。

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29ニューラルネットワークで精度を向上させる値として、xとwの積の計算結果に加算されるものを何というか?

  1. Aバイアス
  2. B重み
  3. C誤差
  4. D正解値
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正解:Aバイアス

重みに加えて精度を向上させる値としてバイアスがある。

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30出力値と正解値(目標値)とのズレを何というか?

  1. A重み
  2. B誤差
  3. C過学習
  4. D汎化性能
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正解:B誤差

出力値と目標値とのズレを誤差という。

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31誤差関数の一つで、出力値と目標値との差を二乗して平均をとったものを何というか?

  1. A二乗誤差
  2. B交差エントロピー誤差
  3. C平均二乗誤差
  4. Dバイアス誤差
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正解:C平均二乗誤差

平均二乗誤差(MSE)は、誤差を二乗して平均を取ったものである。

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32出力結果が不正解の場合、その誤差を出力側から入力側に伝えて重みを調整する手法を何というか?

  1. A順伝播
  2. B平均二乗誤差
  3. C回帰分析
  4. D誤差逆伝播法
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正解:D誤差逆伝播法

誤差を逆方向に伝えて調整する手法を誤差逆伝播法(バックプロパゲーション)という。

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33ニューラルネットワークで、重みを w_ij(i番目の入力からj番目の出力への重み)と表す規約のとき、w12 の「2」は何を表すか?

  1. A出力側の番号
  2. B入力側の番号
  3. C重要度
  4. Dバイアスの有無
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正解:A出力側の番号

この規約では後ろの添字が出力側の番号を表すため、2は出力側の番号である。

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34誤差逆伝播法において、複雑な微分を解くために用いられる数学のルールは何か?

  1. Aアダマール積
  2. B連鎖律
  3. C平均二乗誤差
  4. D順伝播
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正解:B連鎖律

代入で解けない複雑な微分には連鎖律(chain rule)を用いる。

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35ディープニューラルネットワークでの学習を何というか?

  1. A機械学習
  2. B順伝播
  3. Cディープラーニング
  4. D標本化
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正解:Cディープラーニング

ディープニューラルネットワークでの学習をディープラーニング(深層学習)という。

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