最新AIの心臓部を解剖！初心者でもわかるTransformerの魔法と仕組み
山崎講師こんにちは。ゆうせいです。
今の時代、ChatGPTなどのAIが驚くほど自然な日本語を話すことに驚いた経験はありませんか？実は、その裏側で魔法のように働いているのが「Transformer（トランスフォーマー）」という技術です。
名前を聞くと、車がロボットに変形する映画を思い出すかもしれませんが、AIの世界では「言葉の並びを理解し、新しい言葉を生み出す装置」を指します。今回は、このTransformerがどのようにして言葉を理解しているのか、4つの重要なキーワードと一緒に探検してみましょう！
言葉に「順番」を教える Positional Encoding
皆さんは「猫が魚を食べる」と「魚が猫を食べる」の意味が全く違うことを知っていますよね。言葉は並ぶ順番が命です。
しかし、コンピュータは数字を計算するのは得意ですが、そのままでは言葉の「並び順」を理解できません。そこで登場するのが Positional Encoding（ポジショナル・エンコーディング）です。
これは、言葉の一つひとつに「私は1番目です」「僕は2番目だよ」という目印（位置情報）を書き込む作業だと思ってください。
例えるなら、真っ白なジグソーパズルのピースに、あらかじめ裏側に座標を書いておくようなものです。この目印があるおかげで、AIはバラバラの単語を受け取っても、文全体の中での正しい位置を把握できるようになります。
重要な部分に集中する Local Attention
文章を読むとき、私たちはすべての単語を同じ強さで読んでいるわけではありませんよね。
例えば「彼は昨日、公園で美味しそうにリンゴを食べた」という文で、「食べた」という動作に対して一番重要なのは何でしょうか？そう、「リンゴ」です。
このように、特定の言葉と特に関係が深い言葉に注目する仕組みを「Attention（アテンション）」と呼びます。その中でも、近所にある言葉同士の関係を重点的にチェックするのが Local Attention（ローカル・アテンション）です。
注目する仕組みのメリットとデメリット
| 項目 | 内容 |
| メリット | 文脈の中での単語の役割を正確に判断できる。 |
| デメリット | 文が長くなりすぎると、計算の負担が急激に増えてしまう。 |
Local Attention は、あえて「近くの言葉」に絞って注目することで、計算の効率を上げつつ、文の細かなニュアンスを読み取る助けをしています。
遠くの知識を結びつける Distant Representation
さて、近くの言葉だけを見ていれば完璧かというと、そうではありません。
「太郎は昨日、新しい本を買った。その本はとても面白かったので、彼は一日中読み耽っていた。」
この文の最後にある「彼」が「太郎」を指していることは、少し離れた位置にある言葉同士を結びつけないと分かりませんよね。このように、離れた位置にある情報がどのように関連し合っているかを表現する力を Distant Representation（ディスタント・レプリゼンテーション）と言います。
これは、いわば「文全体の地図」を作るようなものです。近くのつながりだけでなく、文の最初と最後にある情報をリンクさせることで、AIは長い話でも矛盾なく理解できるようになります。
知識を整理して出力する Feed-Forward Network
言葉の順番が分かり、重要なポイントも整理できました。最後に行われるのが、情報の加工です。ここで活躍するのが Feed-Forward Network（フィードフォワード・ネットワーク）です。
これは、受け取った情報を次々に次の層へと送り出し、最終的な答え（次に続く言葉など）を導き出すための「ベルトコンベア式の加工工場」のような存在です。
これまでに集めた「位置の情報」や「言葉同士のつながり」をこの工場に通すことで、AIは「次に話すべき最適な言葉はこれだ！」と判断を下します。
Transformerを学ぶための次の一歩
ここまで読んでみて、AIが言葉を扱う仕組みに少し興味が湧いてきましたか？
Transformerは、現代のAI技術において避けては通れない最重要テーマです。もし、さらに深く知りたいと思ったら、以下のステップで学習を進めてみることをおすすめします。
- 深層学習（ディープラーニング）の基礎概念を調べる
- 「Attention Is All You Need」という有名な論文の解説記事を読む
- 実際にPythonなどのプログラミング言語で簡単な翻訳プログラムを動かしてみる
複雑に見えるAIの世界も、分解してみれば一つひとつの仕組みにはしっかりとした理由があります。まずは「言葉が計算されている」という不思議を、楽しみながら学んでいきましょう！
セイ・コンサルティング・グループでは新人エンジニア研修のアシスタント講師を募集しています。
投稿者プロフィール
