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最終更新日:2025/12/24
ディープラーニングとは?
ディープラーニング(深層学習)は、機械学習技術の一種であり、大量のデータから自動的に特徴を発見できる人工知能(AI)技術です。画像認識や音声認識、自然言語処理などさまざまな分野で活用されています。
ビジネスプロセスの最適化や顧客体験の向上など、効率化や改善につながるメリットが得られます。本記事では、ディープラーニングの意味や特徴、活用事例などについて詳しく紹介します。今後の業務改善に向けてディープラーニングを活用したい方には有益な情報となっていますので、ぜひご参考ください。
機械学習について詳しく知りたい方は以下の記事もご覧ください。
機械学習とは何か?種類や仕組みをわかりやすく簡単に説明

ディープラーニングとは、人間の脳の働きを模倣したニューラルネットワークを多層化し、大量データから複雑なパターンを学習する人工知能(AI)技術の一種です。この技術は「深層学習」とも呼ばれ、その名の通り、多数の「層」を深く重ねることで、データの深い理解を可能にします。
ディープラーニングは、様々な分野で応用されています。例えば、自動運転技術では、周囲の環境を正確に認識し、安全な運転判断を下すために利用されています。また、自動翻訳システムでは、複数言語間の複雑な文脈を理解し、自然な翻訳を生成するために使われています。
最近では、ディープラーニングについて学べる書籍やディープラーニング関連の資格・検定なども増えてきており、より専門的な知識を学べる環境が整いつつある状況です。
また、東京大学大学院工学系研究科 特任准教授の松尾豊氏が理事長を務める「日本ディープラーニング協会」によって産業促進にも注力しており、ディープラーニングの普及スピードはより上がっています。
ディープラーニングは、AI(人工知能)の一分野であり、多層ニューラルネットワークを利用して高度な学習を行うことが可能です。データをもとに自己学習し、画像認識や音声認識など人間の認知能力が必要とされる分野において高い性能を発揮します。ただし、大量の学習データが必要となることから、学習時間が長くなる傾向があります。
また、「モデル」は、トレーニング後に新しいデータを処理するためのもので、多層のニューラルネットワークによって機能するディープラーニングには欠かせないものです。しかし、モデルがブラックボックス化(入力と出力の過程がわからなくなること)するリスクがあるので注意しなければなりません。
ディープラーニングが注目される大きな理由の一つは、その精度の高さにあります。従来の機械学習技術では到達が困難だったレベルのパフォーマンスを、ディープラーニングでは実現しました。例えば、画像認識においては、人間の目と比肩するほどの識別能力を示しています。
さらに、音声認識や自然言語処理においても、これまでの技術を大きく上回る精度を達成しており、スマートフォンの音声アシスタントやチャットボットなど、身近な製品やサービスにも広く応用されています。
ディープラーニングの進化は、今後もさらに多くの分野で広がることが期待され私たちの生活や社会は大きく変化するでしょう。

AI(人工知能)は、コンピューターやマシンに人間の知的能力を持たせることを目指した技術やシステムです。機械学習は、AIを実現するための手法の一つで、コンピューターがデータからパターンやルールを自動的に学習することで、予測や分類、最適化などのタスクを行えるようになる技術を指します。ニューラルネットワークとは、人間の脳の神経回路網を模倣した機械学習アルゴリズムの一種です。
ディープラーニングは、機械学習の一種で、ニューラルネットワークを何層にも重ねた技術です。複数の隠れ層(中間層)を持つニューラルネットワークを用いて、大量のデータから高度な特徴抽出を行うことで、複雑なパターン認識や自然言語処理などのタスクを行います。つまり、AIは人間の知的能力をマシンに持たせる技術全般を指す言葉であるのに対して、機械学習はその一つの手法のことです。
また、ニューラルネットワークは、機械学習アルゴリズムの一つで、ディープラーニングはニューラルネットワークの手法の一つであるといえます。

ディープラーニングはニューラルネットワーク(NN)を多層構造化したディープニューラルネットワーク(DNN)を用いてデータの学習と分析を行います。
まず、入力層にデータを入力し、それぞれの層でデータを重み付けし、活性化関数の処理を通じて出力値を生成します。その出力値は次の層の入力となり、再度重み付けと活性化関数の処理を経て出力されます。このようにして、多層のニューラルネットワークを通じて、入力データから目的とする出力データを求めます。
ニューラルネットワークは人間の脳のようなものです。入力データは感覚器官からの刺激、各層のニューロンは脳の神経細胞、そして出力は行動や反応に相当します。ディープラーニングはこのような多層のニューラルネットワークを通じて、人間のような高次元の特徴抽出や複雑な問題解決を実現しています。
ディープラーニングには、以下のような種類のアルゴリズムが存在します。
これらはどのような特徴を持っているのでしょうか。それぞれのアルゴリズムについて詳しく見ていきましょう。
(参照:Stochastic Reconstruction of an Oolitic Limestone by Generative Adversarial Networks)
CNN(Convolutional Neural Network:畳み込みニューラルネットワーク)は、主に画像認識や画像分類に用いられるニューラルネットワークの一種です。「畳み込み層」と「プーリング層」という特殊な層を持ち、画像処理に特化した構造を持っています。
「畳み込み層」では、入力した画像データの局所的な特徴を捉えるために、カーネル(フィルター)と呼ばれる小さな行列を用いて、画像の一部分を畳み込んで演算し、特徴マップ(エッジ、輪郭、色など)を生成します。
対して「プーリング層」では、抽出された特徴マップの次元を圧縮して計算量を減らし、位置の微妙なズレに対するロバスト(頑健)性を高めます。CNNは、画像の位置に対する不変性を持つため、画像に対して頑健に認識できるという点が特徴です。また、膨大なデータセットから自動的に特徴を抽出できることから、画像分類やセグメンテーション、物体検出などのタスクに利用されます。
(参照:Understanding LSTM Networks)
RNN(Recurrent Neural Network:再帰型ニューラルネットワーク)は、ニューラルネットワークの一種であり、時系列データを扱える手法です。各時刻での入力データに対して過去の情報を保持し、その情報を次の時刻に渡します。これにより、時系列データに含まれる時間的なパターンが学習可能です。また、LSTMやGRUなどの改良型RNNもあり、長期的な依存関係が学習できます。
RNNは、自然言語処理や音声認識、音楽生成、動画解析など、時系列データを扱うタスクに向いています。一方で、長期的な依存関係が存在する場合や、過去の情報が未来の出力に大きく影響を与える場合には、RNNの学習が困難です。
主な利用例として、自然言語処理の分野では、言語モデルや機械翻訳、感情分析などが挙げられます。また、音声認識の分野では、音声認識エンジンの開発や音声合成、音声翻訳などです。さらに、動画解析の分野では、動画のセグメンテーションやフレーム予測、アクション認識などに利用されています。
(参照:Understanding LSTM Networks)
LSTM(Long Short-Term Memory:長・短期記憶)は、RNNの改良型で時系列データを扱うことができ、学習が困難となる長期的な依存関係を解決するための手法です。
LSTMは、ゲートと呼ばれるメカニズムを持ち、入力や出力を制御することで、適切な情報のみを長期記憶として残せます。また、逆伝播の際に勾配消失問題が発生しにくいため、ディープラーニングにおいて高い性能を発揮します。
主な利用例は、自然言語処理の分野では、言語モデルや機械翻訳、文章生成などです。また、音声認識の分野では、音声認識エンジンの開発や音声合成、音声翻訳などに使用されています。さらに、時系列データの予測や異常検知などのタスクにも応用されています。

ディープラーニングを活用することによって、さまざまなことが実現できるようになります。ここからは、「ディープラーニングでできること」について、より詳しく見ていきましょう。
画像認識は、画像データから物体やパターン、属性を自動的に抽出し、分類する技術です。ディープラーニングを応用した画像認識では、CNNを用いて画像内の特徴を自動抽出し、高精度での分類が可能です。
さらに、大量の画像データを学習に用いることで、物体認識や顔認識、手書き文字認識などさまざまな用途で利用されています。
近年は分類・検出可能の段階を超えて、画像での状況理解を言語化できるレベルに達しています。画像処理AIと大規模言語モデル(LLM)が融合した「マルチモーダルAI」の普及によるものです。
ディープラーニングによる画像認識の進化を以下にまとめました。
| セキュリティの強化 | 顔認証システムや監視カメラシステムなどに利用することで、本人確認が高精度で可能になる |
| 多様な用途に対応可能 |
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| 医療現場の業務改善 |
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ディープラーニングを活用した画像認識は、高度な自動分析と汎用性を持ち、今後も幅広い分野で利用されていくと考えられます。
【画像認識の具体的な使用例(一例)】
音声認識は、人間の話す声といった音声データをテキストデータに変換する技術で、スマホのアシスタントアプリやビジネス環境で広く使用されています。ディープラーニングを活用した音声認識は、高い認識精度と自然な言語処理を実現し、さまざまな領域での実用性が拡大しています。ディープラーニングによる音声認識技術の進化を以下にまとめました。
| 高精度な認識 | 音声の微細な特徴や音の変動を捉える能力に優れており、認識精度を飛躍的に向上させる |
| 自然な会話 |
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ディープラーニングによる音声認識は、音声からテキストへの変換精度を向上し、生活やビジネスの側面でさまざまな変化をもたらしています。
【音声認識の具体的な使用例(一例)】
自然言語処理(NLP)は、日常的な言語をコンピューターが処理できる形にする技術です。テキストデータを解釈し、文脈や意味を考慮して処理します。
Transformerアーキテクチャによる大規模言語の進化によって、自然な文章生成だけでなく論理的推論や自律的ツール利用などにも応用されています。
ディープラーニングの応用によるNLPの進化を以下にまとめました。
| 自然言語生成 |
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| 機械翻訳 |
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| 感情分析 |
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ディープラーニングにより、自然言語処理能力が大幅に向上し、今後もさまざまな分野で活用されるでしょう。
【自然言語処理(NLP)の具体的な使用例(一例)】

需要予測は、将来の製品やサービスの需要量を予測する技術で、企業の生産計画や在庫管理、販売戦略において重要です。高精度な予測は余剰在庫の削減や欠品リスクの低減、生産計画の最適化を可能にします。
ディープラーニングは、需要予測に関して次のようなことに活用されています。
| 業務効率化 | 膨大なデータを学習することで、短時間で予測に必要なパターンを発見できる |
| 時系列データの処理 |
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| 経営戦略の支援 | 蓄積されたデータから需要予測をすることで、生産や在庫の最適化、販売計画の立案などを支援する |
ディープラーニングを利用した需要予測は、豊富なデータを基にした細かい分析を可能にし、企業の意思決定プロセスを効率よくサポートします。
【需要予測の具体的な使用例(一例)】

異常検知は、正常なデータやパターンから外れた、異常な状態を自動的に検出する技術です。セキュリティ監視や設備管理、品質管理などの領域で重要な役割を担っています。
さらに、AutoencoderやLSTM、GRUといったアルゴリズムを活用すると異常度スコアの算出も可能です。
ディープラーニングによる異常検知は、次のような特徴があります。
| 異常検知レベルの向上 | ディープラーニングによりさまざまな手法が可能になり、異常検知レベルが実現可能なレベルにまで向上する |
| さまざまなデータに対応 | テキストや画像などのさまざまなデータ形式の異常を、自動検出できるようになる |
ディープラーニングによる異常検知は、高精度かつ広範囲で異常を検出するため、安全性や品質の向上が期待されています。
【異常検知の具体的な使用例(一例)】

近年はさまざまな企業においてAIが活用され始めています。ディープラーニングによって精度が上がり、多くの分野で活用できるようになったからです。企業におけるディープラーニングの具体的な応用例を詳しくみていきましょう。
自動運転とは、自動制御技術によって、ドライバーの操作が不要な自動車を実現する技術です。
ディープラーニングは、この技術において、センサーデータの処理および車両の制御に応用されています。具体的には、画像認識技術によって周囲の状況を認識し、適切な制御を行えます。また、音声認識技術によって、音声コマンドで車両を制御することも可能です。
ディープラーニングはより高度な運転判断を可能とし、自動運転の性能向上に貢献します。このような技術の進化によって、自動運転車は今後ますます普及していくと予測されます。
自動翻訳とは、人間が話す言語を機械が自動的に翻訳する技術です。従来の自動翻訳では、翻訳元の文と翻訳先の文を単純に、単語や文法のマッチングで置き換える手法が使われていました。しかしディープラーニングを用いることで、単語や文法だけでなく、より高次の意味や文脈を理解し、より自然な翻訳が実現できます。
例えば、人工ニューラルネットワークを用いたニューラル機械翻訳では、大量の翻訳文書からパターンを学習し、翻訳モデルを構築します。その翻訳モデルを、ディープラーニングによって改善が可能です。
文脈理解と自然な表現力が飛躍的に向上し、専門用語の文脈を理解した翻訳も可能になっています。また、音声認識と翻訳を統合したリアルタイムでの多言語コミュニケーションも実用化に向けて進んでいます。
囲碁においても、ディープラーニング技術が広く活用されています。その代表例が、人間のプロ棋士を超える強さを持つAI「アルファ碁」です。アルファ碁は、モンテカルロ木探索というアルゴリズムに深層ニューラルネットワークを組み合わせることで、高度な囲碁戦略を習得しました。また、プロ棋士もディープラーニング技術を利用し自身の棋譜を分析することで、戦略の改善や弱点の克服に役立てています。
ディープラーニングを用いた囲碁ソフトウェアやアプリも多数開発され、初心者から上級者までが楽しめます。ディープラーニングは囲碁の世界において大きな進化をもたらし、今後もますます活用が期待されるでしょう。

ディープラーニングは身近な存在となりつつあり、最近では私たちの生活に欠かせない製品(サービス)にも活用され始めています。ここからは、より身近なディープラーニング実用例をみていきましょう。
バーチャルアシスタントとは、AI(人工知能)を用いたコンピュータープログラムで、音声やテキストを通じて人々の質問や依頼に応えるシステムを指します。例えば、AppleのSiriやAmazonのAlexaなどが代表的です。
ディープラーニング技術の活用で、自然言語処理能力が向上し、より高度な会話が可能になりました。音声認識技術により発話者の意図を正確に理解し、適切に返答できます。また、アシスタントがユーザーの嗜好や状況を理解し、より適切なサポートを行うことも可能です。さらに、ユーザーの目的を理解して自律的に行動する「AIエージェント」へと進化しています。
名刺管理アプリは、スマートフォンやタブレットなどのデバイス上で、名刺の情報をスキャンしてデジタル化できるアプリケーションです。名刺管理アプリでは、スマートフォンのカメラで名刺を撮影すると、ディープラーニング技術によって名刺の情報を自動的に読み取り、データを整理して保存します。
また、レシートキャンペーンとは、商品を購入した際に発行されるレシートをスキャンして、ポイントやキャッシュバックなどの特典を獲得するキャンペーンのことです。同様にレシートキャンペーンでも、ポイントやキャッシュバックなどの特典を付与するため、レシートの画像から商品情報を取得するために、ディープラーニングが利用されています。
単なる文字抽出にとどまらず、レイアウト理解や文脈解析によって、高精度での自動分類が可能です。撮影環境の違いや汚れにも強くなり、ユーザーの入力負担を大幅に軽減できるようになりました。
体温測定は、体の状態を把握するために、一般的に口の中、腋の下、肛門、耳、額などに体温計を当てて、計測します。近年では、非接触で行う熱線カメラや赤外線センサーを使った方法が主流になってきています。
ディープラーニングは、これらのセンサーデータを分析し、高精度での体温測定が可能です。病気の早期発見や、病気の状態をより正確に把握できるようになりました。

ディープラーニングは、多様な業界で活用されています。ここでは、4つの業界におけるディープラーニングの事例を紹介します。事例をもとに自社でもどのように活用できるか、ぜひ参考にしてみてください。
花王は、商品の棚割り作業をAIアルゴリズムで自動化し、業務改善に成功しました。従来の棚割り作業は、商品の位置や数量などを人手で確認する必要があり、多大な時間とコストがかかっていました。花王は、この課題を解決するために、ディープラーニングを導入しています。
カメラで商品の画像を撮影することで、自動で位置や数量を認識するシステムの開発に成功しました。このシステムの導入により、作業効率が60%改善された上、作業コストも大幅に削減されています。
LINEヤフー株式会社が運営するYahoo!知恵袋では、ディープラーニングやRAG(Retrieval Augmented Generation:検索拡張生成)技術を活用した独自AI機能を導入し、ユーザー体験の向上に努めています。
「おすすめ回答機能」は、ユーザーが閲覧した質問の履歴をもとに、AIがおすすめの質問を表示する機能です。ディープラーニング技術の推薦アルゴリズムが、関心のある質問を自動選択し、回答を提供することでより的確な回答を得られるようになりました。
また、「みんなの知恵袋機能」は、生成AIが質問文を解析し、過去のベストアンサーを参照した新たな回答を生成します。RAG技術を活用して大規模言語モデル(LLM)が関連情報を検索し、過去のベストアンサーの知見を活かした独自の回答を生成することで、質の高い回答を効率的に提供します。
きらぼし銀行は、セキュリティ強化を目的として行内システムのログイン機能に世界初の「バックグラウンド認証」を採用しました。ユーザーがIDとパスワードを入力する前に、デバイス情報や位置情報などから自動的にユーザー認証が行われます。
これにより不正ログインのリスクを低減するなどの、セキュリティ強化に貢献しています。今後は、より高度なセキュリティ対策を行うために、AI技術を活用したシステムの開発・導入に注力する方針です。
ガストや焼肉きんぐなどファミリーレストランチェーンでは、人手不足や食材費高騰によるコスト上昇などが課題です。そこで、ディープラーニングを用いたAI配膳ロボットを導入することで、従業員の負荷軽減や作業の効率化を図りました。これにより、従業員はより高度な業務に集中できるようになり、サービスの質が向上する結果につながっています。2025年時点でガストのほぼ全店で配膳ロボットを導入済みということです。
今後も、AIロボットを導入して顧客満足度の向上や収益の拡大を目指すでしょう。ただし、ロボットと従業員が共存する場合、適切な教育や訓練が必要であることは課題の一つです。
ディープラーニングは、その学習方法の多様性においても特筆すべき技術です。ここでは、ディープラーニングにおける主要な学習方法として「転移学習」、「特徴抽出」、そして「ゼロから学習」の3つについて、それぞれの方法論と特徴を探っていきます。
転移学習とは、あるタスクで学習したモデルを別のタスクに適用する学習方法です。転移学習は、新たなタスクに最初からモデルを学習させるよりも時間とリソースを節約できるメリットがあります。
さらに、少ないデータで高精度の成果が得られるため、データが限られている場合に有効です。
特徴抽出は、データから重要な情報を抽出し学習の基礎とする方法です。特徴抽出は、画像や音声など複雑なデータから、識別に重要となる特徴を自動で学習できます。一般的な機械学習手法と比べて、ディープラーニングにおける特徴抽出は、より複雑なパターンや関連性を捉えることができ、多くの応用分野で用いられています。
ゼロから学習する方法は、何も学習されていない初期状態から、特定のタスク用にモデルを一から学習させるアプローチです。ゼロから学習は、特定のタスクに特化したモデルを作成する際に有効ですが、大量のデータと計算リソースを必要とします。既存のモデルが適合しない特殊なケースや、非常に高い精度が求められる場合に用いられる手法です。

ディープラーニングを導入するためには、5つのステップが必要になります。
それぞれのステップについての手順を、簡単に説明します。
【STEP1:ディープラーニングで解決したい課題の特定】
ディープラーニングを導入する前に、自社が抱えている問題を洗い出し、ディープラーニングで解決できるかどうか検討します。その中で、ディープラーニングの活用で問題解決や業務効率化が図れそうなものは、導入を検討しましょう。
【STEP2:データの収集および整理】
ディープラーニングは、たくさんのデータを学ばないと有効活用できません。そのため、ディープラーニングに学習させるデータの収集および整理をすることが重要となります。データは、品質がよくバリエーションに富んだものを用意するといいでしょう。
【STEP3:モデルの選定とトレーニング】
ディープラーニングにはさまざまなモデルがあります。自社の抱えている問題が、どのモデルを利用すると効率よく解決できるか選定することが重要です。モデルを選定した後は、実用的になるまでトレーニングを実施します。トレーニングには時間がかかりますが、品質がよいデータを学ばせることで精度の高い検知や予測ができるようになります。
【STEP4:モデルの評価とチューニング】
トレーニングが終わったらモデルの評価をします。評価の結果、予想していたものと違う場合は、設定やパラメーターを調整するチューニングを実施し、精度を向上させていきましょう。
【STEP5:システムの構築および運用】
モデルの評価とチューニングにより、良好な結果が得られるようになったら、いよいよ運用フェーズに入ります。システムを構築した上で運用を開始します。運用開始後も、定期的にモデルを評価し、求める結果と異なる場合はチューニングを繰り返していきましょう。そうすることで、自社の目的に合った運用が可能になります。
以上が、ディープラーニングを導入する際の一般的な手順です。しかし、抱える問題は企業それぞれで異なるため、導入手順が紹介したものと異なる場合があります。
自社のみでディープラーニングを導入するのは手間も時間もかかります。そのため、まずはAIコンサルタントなどのサポートを受け、どのような業務にディープラーニングを利用できるか把握するといいでしょう。問題が明らかになると、ディープラーニングのモデルやコストなどを比較検討しやすくなります。
ディープラーニングの活用が最も盛んな領域として挙げられるのは、やはり画像認識・画像解析でしょう。少子高齢化に伴う人手不足が深刻化していることもあり、工場のDX化の一助として画像認識・解析技術の導入が多くの企業で進んでいます。
たとえば、ADSTEC社が提供している画像解析ソフト“NAIT”(ナイト)は、産業用途向け外観検査AI の導入を実現することが可能なディープラーニングを搭載しています。難しいスキルを必要とせず、アプリケーションベースで利用が可能です。扱いやすいGUIと”オートディープラーニング機能”により、パラメーターの設定はほとんど必要ありません。
すべての企業に「AIの専門知識を持つ担当者」が在籍しているわけではないため、このような形で簡単にディープラーニングを使える点は、非常に大きなメリットといえるのではないでしょうか。
ディープラーニングは、人工知能の1つの分野であり、多層のニューラルネットワークによって機能する「モデル」を活用することで、より複雑な予測や検知が可能になります。AIを支える技術として期待されていますが、大量のデータ学習が必要になる・ブラックボックス化するリスクがあるなどの問題も抱えているので注意が必要です。
ディープラーニングを導入するには、5つのステップが必要になります。これらを自社のみで実施するのは相当な知識と技術が必要になるため、サポートを受けるといいでしょう。コンサルタントにAI活用について相談すると、スムーズなディープラーニングの導入が可能になります。
相談は無料でできますので、気になる方は、ぜひお気軽にご相談ください。
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