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LSTMとは?

えるえすてぃーえむ

LSTMとは、長期的な文脈依存関係学習できるように設計された再帰型ニューラルネットワークの一種で、時系列データや自然言語処理に広く使われています。

LSTM(Long Short-Term Memory、長短記憶)とは、再帰ニューラルネットワーク(RNN)の一種で、Sepp HochreiterとJürgen Schmidhuberによって1997年に提案されました。通常のRNNが持つ「長距離の依存関係学習できない」という勾配消失問題を解決するために設計されています。

LSTMの中核となる仕組みは「セル状態」と3つの「ゲート」です。

  • 忘却ゲート(Forget Gate):過去の情報をどの程度忘れるかを制御する
  • 入力ゲート(Input Gate):新しい情報をどの程度取り込むかを制御する
  • 出力ゲート(Output Gate):次のステップに何を出力するかを制御する
これらのゲートがシグモイド関数とtanh関数を使って協調動作することで、長い系列における重要な情報を選択的に保持・忘却できます。

LSTMは音声認識・機械翻訳・文章生成・株価予測・異常検知など幅広い分野で活用されてきました。近年はTransformerアーキテクチャがこれらの分野で主流となりつつありますが、計算資源が限られた環境や、特定の逐次処理タスクではLSTMが依然として有力な選択肢です。また、LSTMを双方向に接続した「双方向LSTM(BiLSTM)」も文脈把握が重要なタスクで用いられます。

使い方・例文

LSTMは入力テキストの前後の文脈を長距離にわたって記憶できるため、文章の感情分析や機械翻訳システムの構築に利用される場面でよく登場します。

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