合成データ

現実世界のデータと合成データ: AI の未来を解明する

AI 分野に入ると、「合成データ」という用語によく出会うことになります。簡単に言えば、合成データとは、現実世界のデータを複製するように設計された人工的に生成されたデータです。 

一方、人間が生成したデータは、人間によって収集される従来のデータであり、ソーシャル メディアでのやり取り、金銭の取引、特定のソフトウェアの操作方法、2 人での会話、請求書のデータセット、画像のコレクションなど、あらゆるものが含まれます。 

高品質なデータに対する需要が高まるにつれ、2 つの傾向が見られます。1 つは、AI マシンに人間が生成したデータにできるだけ近い合成データを生成するよう求める人々、もう 1 つは、人間が生成したデータには表現力と現実感があると信じて人間が生成したデータにこだわる人々です。 

そこでこの記事では、人間が生成したデータと合成データについて知っておくべきすべてのことを説明します。 

人間が生成したデータまたは現実世界のデータとは何ですか?

まず、あなたがこの記事を読んでいる間に、Google はあなたがこの Web サイトでどのくらいの時間を費やしているかを学習し、SEO と全体的なユーザー エクスペリエンスの向上に役立てています。つまり、人間が生成したデータとは、ソーシャル メディアでのやり取り、電子商取引の取引、アンケート、センサー入力など、さまざまなアクティビティを通じて人々から収集されたデータに他なりません。

人間が生成したデータの最も重要な部分は、多くの場合自然環境で捉えられた現実世界の行動、意見、パターンを表現している点です。 

人間が生成したデータのソースをいくつか紹介します。

  • インターネットアクティビティ: ソーシャル メディアの投稿、クリック、検索、レビューに対して人間がどのように反応するか。
  • 購入履歴: オンラインショッピングの記録、支出パターンなど。
  • センサーデータ: スマートデバイス、IoT システム、ウェアラブル。
  • フィードバック: アンケート、製品レビュー、インタビュー、コールセンターの会話、アンケート。

人間が生成したデータの長所と短所 

長所:

  • 実データ: 人間が生成したデータは、現実世界のシナリオで個人がどのように考え、行動し、決定を下すかを正確に表します。この信頼性は非常に貴重であり、自然なユーザー インタラクションと好みを理解することは、有意義で魅力的なエクスペリエンスを生み出すために不可欠です。
  • コンテキスト: 人間が生成したデータの美しさは、文化的、時間的、状況的なニュアンスを含むコンテキストにあります。
  • 検証: データは実際のものであり、正確さを他のデータと簡単に照合できます (合成データではこれは不可能です)。 

短所:

  • コストと拡張性: これは人間が生成したデータの最大の欠点です。信頼できるソースからデータを収集するのは非常にコストがかかり、機械学習などのデータ固有のタスクには拡張できないからです。 
  • プライバシー: 人間が生成したデータは機密性が高く、個人的なものである可能性があります。適切に処理されなければ、何百人もの人々の私生活に影響を及ぼす可能性があります。 
  • バイアス: 人間には偏見があり、人間が生成したデータにも偏見があります。人間が生成したデータは社会的な偏見を反映し、多様性に欠ける場合があります。

実世界データの応用

看護師

患者の治療経過、治療の遵守、健康成果に関する洞察を提供します。

金融

実際の顧客取引データを使用して、リスク評価、信用スコアリング、不正検出を実行します。

自律システム

実際のシナリオ、道路状況、交通パターンに対応できるように自動運転車をトレーニングする際に使用されます。

小売業と消費者行動

実際の顧客とのやり取り、購入傾向、好みを追跡し、パーソナライズされたマーケティングを実現します。

合成データとは何ですか?

名前が示すように、合成データは特定のシナリオに基づいて人工的に生成されます。たとえば、次のようなフォーム アプリケーションをテストするためのランダムな名前リストの合成データを作成できます。

お名前年数
アリス25
ボブ30
チャーリー22
ダイアナ28
イーサン35

合成データを生成する方法をいくつか紹介します。

  • ルールベースの生成: 合成データを生成するために、事前定義されたルールとパラメータを提供します。
  • 統計モデル: ここでは、実際のデータの統計特性を複製することによって合成データセットが作成されます。
  • AI を活用した技術: このアプローチでは、GAN や変分オートエンコーダなどの最新の AI 技術を使用して、複雑な合成データを生成します。

合成データの応用

AIモデルのトレーニング

AI モデルをトレーニングするには、拡張可能な大量のデータが必要になるため、これが合成データの最も重要な使用例です。

自律車両

合成データを使用して、複数のシナリオで自律走行車をトレーニングするためのシミュレートされた環境を作成できます。

データ増強

合成データは、機械学習の成果を向上させるために既存のデータセットを強化するためにも使用されます。

合成データの長所と短所

長所:

  • プライバシー保護: 合成データは、人間に関する実際の情報を一切含まずに生成され、プライバシーに配慮した現実世界の識別子も含まれていません。
  • カスタマイズ: 合成データは特定のパラメータとルールを使用して生成できるため、特定のニーズに応じて非常にカスタマイズ可能です。
  • スケーラビリティ: これは、人間が生成したデータと比較した合成データのもう一つの大きな利点であり、合成データは必要に応じて拡張できます。
  • コスト効率: コンピューターを介して生成でき、大量のデータを生成できるため、人間が生成したデータと比較してコスト効率が非常に高いと考えられています。

短所: 

  • 現実世界の視点の欠如: これは合成データを使用する際の最大の欠点です。設計が不十分なデータは現実世界を表現できない可能性が高くなります。
  • 厳格なテスト: 正確な合成データを生成するには、生成されたデータを実際のデータ パターンと一致させるための厳密なテストを行う必要があります。
  • 技術的な専門知識: 人間が生成したデータとは異なり、正確な合成データを生成するには高度なスキルとツールが必要です。

人間が生成したデータと合成データの主な違い

人間が生成したデータと合成データの主な違いは次のとおりです。

側面人間が生成したデータ合成データ
ソース人間の活動と交流アルゴリズムとAI駆動型モデル
費用収集とラベル付けに費用がかかる大規模でもコスト効率が良い
バイアス現実世界の偏見を反映生成中に制御
プライバシーデータ侵害のリスク本質的に匿名
スケーラビリティ人間の活動によって制限される簡単に拡張可能
ユースケースの多様性在庫状況により制限ありニッチなニーズに合わせてカスタマイズ可能

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