言葉と画像を同じ「場所」に並べるCLIP:「Contrastive Language-Image Pre-training」

こんにちは。ゆうせいです。

前回の拡散モデルのお話で、AIが砂嵐から画像を浮かび上がらせる仕組みに触れましたね。でも、そこで一つ不思議に思いませんでしたか?「なぜAIは、人間が入力した『宇宙を泳ぐ猫』という言葉の意味を理解して、その通りの絵を描き出せるのか?」という点です。

その「言葉」と「画像」の架け橋となっているのが、今回ご紹介するCLIP(クリップ)です。これを知ることで、現代の生成AIがなぜこれほどまでに物知りなのか、その謎が解けますよ!

言葉と画像を同じ「場所」に並べる魔法

CLIPは「Contrastive Language-Image Pre-training」の略です。直訳すると「対照的な言語と画像の事前学習」となります。

これまでのAIは、画像なら画像、言葉なら言葉という別々の世界に住んでいました。しかし、CLIPは世界中のインターネットから集めた「画像とその説明文」のセットを膨大に読み込み、言葉と画像を同じ一つの「地図(潜在空間)」の中に配置することに成功したのです。

イメージしてみてください。巨大な図書館の棚に、リンゴの写真と「Apple」という文字が書かれたカードが、ぴったり隣同士に並べられている様子を。これがCLIPの作った世界です。

2つの脳が協力する「マルチモーダル」

CLIPの中には、2つの得意分野を持つ脳(エンコーダー)が入っています。

  1. テキストエンコーダー:言葉の意味を読み取る脳
  2. イメージエンコーダー:画像の特徴を読み取る脳

この2つが協力して、「この言葉とこの画像は、同じ意味を指しているね!」というペアをどんどん学習していきます。

専門用語を高校生向けに解説!

  • マルチモーダル:目(画像)や耳(音)、言葉(テキスト)など、種類の違う情報を組み合わせて処理することです。
  • 特徴ベクトル:情報を「0.5, -1.2, 3.8...」といった数字の列に変えたものです。CLIPはこの数字が似ているほど、意味が近いと判断します。
  • ゼロショット学習:一度も見たことがない新しい単語や画像でも、これまでの知識を応用して「たぶんこういう意味だろう」と予測できる能力です。

ここで質問です。あなたが「赤いスポーツカー」という言葉を聞いたとき、頭の中にはどんな映像が浮かびますか?CLIPもあなたと同じように、言葉を聞いた瞬間にその特徴を数字の形(ベクトル)で思い浮かべているんですよ。

メリットとデメリット

メリット

  • 驚異的な汎用性:特定の物だけでなく、抽象的な概念(「悲しい」や「サイバーパンク風」など)も理解できます。
  • 検索が超便利:言葉を入力するだけで、膨大な写真の中から意図したものを正確に見つけ出せます。
  • 生成AIの司令塔:拡散モデルに「今から描くのは猫だよ!」と指示を出す、監督のような役割を果たせます。

デメリット

  • 細かい数の数え方が苦手:「3つのリンゴ」と「5つのリンゴ」のような、数に関する厳密な区別を間違えることがあります。
  • 複雑な位置関係: 「右に犬、左に猫」といった、位置関係を正確に把握しきれないケースもあります。

数式で見る「仲良し度」の測り方

CLIPは、言葉のベクトルと画像のベクトルがどれくらい「同じ方向」を向いているかを計算します。これにはコサイン類似度という手法が使われます。

仲良し度 = 言葉のベクトル \cdot 画像のベクトル \div ( 言葉の長さ \times 画像の長さ )

この計算結果が 1 に近づくほど、その言葉と画像は「セットとして完璧!」と判定されます。

これからの学習の指針

CLIPを理解すると、今のAIがどうやって「概念」を捉えているかが見えてきます。

  1. OpenCLIP:CLIPのオープンソース版です。誰でも触れるようになっているので、どんな言葉がどんな画像に近いか、デモサイトなどで試してみるのが面白いですよ。
  2. 多言語CLIP:英語だけでなく、日本語などの多言語に対応したモデルについても調べてみてください。

「言葉」という形のないものと、「画像」という目に見えるものが、数字という共通言語で結ばれる……。少しワクワクしませんか?

このCLIPという強力な「翻訳者」がいるからこそ、私たちはAIに自由な指示を出せるようになったんです。

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投稿者プロフィール

山崎講師
山崎講師代表取締役
セイ・コンサルティング・グループ株式会社代表取締役。
岐阜県出身。
2000年創業、2004年会社設立。
IT企業向け人材育成研修歴業界歴20年以上。
すべての無駄を省いた費用対効果の高い「筋肉質」な研修を提供します!
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学生時代は趣味と実益を兼ねてリゾートバイトにいそしむ。長野県白馬村に始まり、志賀高原でのスキーインストラクター、沖縄石垣島、北海道トマム。高じてオーストラリアのゴールドコーストでツアーガイドなど。現在は野菜作りにはまっている。