バッチ正規化(Batch Normalization)の仕組みと効果を徹底解説
深層学習(Deep Learning)の発展に伴い、ネットワークの層数が増加し、モデルの表現力が飛躍的に向上しました。しかしその一方で、「勾配消失」や「学習不安定化」といった課題が顕在化しました。これらの問題を効果的に緩和し、学習を安定化させる技術として登場したのがバッチ正規化(Batch Normalization, BN)です。
バッチ正規化は、各層に入力されるデータの分布を整えることで、ネットワーク全体の学習を滑らかにし、収束を早める役割を果たします。現在では、CNN(畳み込みニューラルネットワーク)やTransformerなど、ほとんどの深層モデルで標準的に導入される技術となっています。
本記事では、バッチ正規化の仕組みを数学的・概念的に整理し、その導入効果や注意点、他の正規化手法との違いを体系的に解説します。
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