【G検定】ソフトマックス関数

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ソフトマックス関数

ソフトマックス関数は、ニューラルネットワークの最終層で特に役立つ活性化関数です。この関数の主な目的は、複数のクラスに対する予測の「確率」を出力することにあります。具体的には、ソフトマックス関数は入力されたベクトルの各要素に指数関数を適用し、それらの指数関数の和で各要素を割ることで正規化します。この処理により、出力されるベクトルの各要素は0から1の間の値を取り、全要素の合計は1になります。この性質により、出力を確率分布として解釈することが可能になり、どのクラスに属する確率が高いかを判断することができます。

ソフトマックス関数は、ロジスティック関数を多次元に拡張したものであり、ニューラルネットワークにおいて、入力値ベクトルの各要素を確率値に相当する出力値ベクトルに変換する役割を果たします。その結果、モデルが複数のクラスの中から一つを選択する際の「確信度」を数値化できるため、分類問題において非常に重要な機能を持ちます。また、ソフトマックス関数の出力は、各クラスに対する相対的な確率を提供するため、特定のクラスに対する予測の自信の度合いを示すことができます。

この関数の利点は、ニューラルネットワークの出力を直接確率分布に変換できることにあります。これにより、特に多クラス分類問題において、モデルの予測結果をより理解しやすく、解釈しやすい形で得ることが可能になります。例えば、画像が犬、猫、鳥のいずれかである確率をモデルから出力させる場合、ソフトマックス関数を用いることで各クラスに属する確率を明確に示すことができます。