探索と活用

アルゴリズム

探索と活用:バンディットアルゴリズムとは?

- はじめにと近頃では、ウェブサイトやアプリなど、私たちが日常的に利用するデジタルサービスの重要性は増すばかりです。こうしたサービスの多くは、膨大な量のデータを基に、利用者一人ひとりにとって最適な情報やサービスを提供しています。そして、その裏側を支えている技術の一つに、「強化学習」と呼ばれる機械学習の手法があります。強化学習は、試行錯誤を通じて行動を学習していくという、人間の学習プロセスを模倣した手法です。コンピュータが仮想的な環境の中で試行錯誤を繰り返し、より良い結果を得られる行動を学習していくことで、複雑な問題を解決することができます。今回は、数ある強化学習の手法の中でも、「探索」と「活用」のバランスを調整することで最適な行動を選択する「バンディットアルゴリズム」について解説していきます。バンディットアルゴリズムは、限られた情報の中から、最も効果的な選択肢を見つけ出すことを得意とするアルゴリズムです。例えば、ウェブサイト上での広告表示や、オンラインショッピングにおける商品推薦など、様々な場面で応用されています。
アルゴリズム

探索と活用のジレンマを解消するUCB方策

強化学習は、機械学習の一種であり、試行錯誤を通じて学習するという、人間の学習方法にも似た特徴を持っています。具体的な例として、囲碁や将棋の世界チャンピオンを破ったAIも、この強化学習によって訓練されています。では、強化学習はどのように行われるのでしょうか。簡単に言うと、学習する主体である「エージェント」が、ある「環境」の中で様々な行動をとり、その結果として得られる「報酬」を最大化するように学習していきます。この過程で、エージェントはまず、様々な行動を試して、どの行動がどの程度の報酬に繋がるのかを把握しようとします。これを「探索」と呼びます。しかし、闇雲に探索を続けるだけでは、既に分かっている最良の行動を十分に活用できない可能性があります。例えば、ある程度将棋のルールを理解したAIが、毎回全くデタラメな手を指していては、なかなか勝つことはできません。そこで重要になるのが、「活用」です。これは、これまでの経験から、最も高い報酬を得られると考えられる行動を選択することです。つまり、強化学習においては、「探索」と「活用」のバランスを適切に保つことが重要になります。未知の可能性を探求しつつ、既に得られた知識を最大限に活かすこと。これは、強化学習における大きな課題の一つと言えるでしょう。