学習ロードマップ

実践 NLP(自然言語処理)

Python 前処理から伝統 NLP、単語ベクトル、Transformer と Hugging Face 実装までを 5 冊で通し、実務フローを掴む。

コピペで簡単実行!キテレツおもしろ自然言語処理 PythonとColaboratoryで身につく基礎の基礎 自然言語処理〔三訂版〕 ゼロから作るDeep Learning 2 : 自然言語処理編 IT Text 自然言語処理の基礎 機械学習エンジニアのためのTransformers : 最先端の自然言語処理ライブラリによるモデル開発
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このロードマップが扱うもの

- Python - word2vec BERT - NLP /

このロードマップの全体像

対象読者

  • Python は書けるが自然言語処理の全体像がまだ見えていないエンジニア
  • word2vec や BERT を「名前だけ知っている」状態から、自分の手で動かせる状態に進みたい中級者
  • 検索・分類・要約・対話といった NLP 応用を業務に載せる必要があるデータサイエンティスト / バックエンド開発者

5 冊で到達する状態

  • 形態素解析・トークナイズ・正規化といったテキスト前処理を自分で設計できる
  • n-gram 言語モデル、TF-IDF、HMM など伝統 NLP の役割と限界を説明できる
  • word2vec / RNN / seq2seq / Attention を数式と実装の両面から理解している
  • Transformer の内部構造、事前学習と fine-tuning の流れを追える
  • Hugging Face Transformers で分類・生成・抽出タスクを実装し評価まで回せる

進め方のヒント

  • 1 冊目で Colab を開き「手を動かすサイクル」を作ってから 2 冊目の体系書に入る
  • 3 冊目は写経しつつ、順伝播と逆伝播を必ずノートに書き下す
  • 4 冊目以降は Hugging Face の公式 Hub で実モデルを触り、評価指標(F1 / BLEU / ROUGE)を自前のタスクで計算してみる

ロードマップ

5 つのステップで読み進める

  1. 01
    ステップ 01 Colab で触って掴む NLP 初手
    コピペで簡単実行!キテレツおもしろ自然言語処理 PythonとColaboratoryで身につく基礎の基礎
  2. 02
    ステップ 02 伝統 NLP まで含めて体系化
    自然言語処理〔三訂版〕
  3. 03
    ステップ 03 word2vec と RNN を自作して理解
    ゼロから作るDeep Learning 2 : 自然言語処理編
  4. 04
    ステップ 04 Transformer と事前学習を基礎から
    IT Text 自然言語処理の基礎
  5. 05
    ステップ 05 Hugging Face で実務タスクに投入
    機械学習エンジニアのためのTransformers : 最先端の自然言語処理ライブラリによるモデル開発

第 1 章

Colab で触って掴む NLP 初手

  1. Colab で触って掴む NLP 初手

    Python と Colaboratory を使い、遊びながら自然言語処理の前処理や生成に触れる入門。まず「手元で動く」感覚をここで獲得する。

    コピペで簡単実行!キテレツおもしろ自然言語処理 PythonとColaboratoryで身につく基礎の基礎
    この章の 1 冊 コピペで簡単実行!キテレツおもしろ自然言語処理 PythonとColaboratoryで身につく基礎の基礎

    奇想天外なサンプルでPython自然言語処理の基礎を遊びながら身につける

    この本で身につくこと
    • Google ColaboratoryでPythonコードをブラウザから実行する環境をセットアップできる
    • 形態素解析(MeCab・Janome系)を使って日本語テキストを品詞単位に分解できる
    • マルコフ連鎖で自動文章生成の仕組みを理解し簡単な実装ができる
    • Word2Vecの単語ベクトル演算(king - man + woman = queen 型)を体験し直感的な理解を得る

    想定読者: Pythonの基礎は多少あり、自然言語処理に興味はあるが数式や専門用語に挫折した経験のある初学者

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  2. 伝統 NLP まで含めて体系化

    形態素解析から構文解析、機械翻訳、対話まで広く扱う放送大学テキスト。深層以前の語彙と手法を押さえ、NLP の地図を描き直す。

    自然言語処理〔三訂版〕
    この章の 1 冊 自然言語処理〔三訂版〕

    自然言語処理の原理から最新ニューラル手法までを体系的に習得する

    この本で身につくこと
    • 形態素解析・構文解析・意味解析の各アルゴリズムを原理から説明できる
    • word2vec から Attention・Transformer に至るニューラル NLP の進化を系統的に理解できる
    • 機械翻訳・質問応答・対話システムの設計原理を把握し、応用システムを批判的に評価できる
    • 情報検索の基礎(転置インデックス・TF-IDF・BM25 相当)と NLP との接点を理解できる

    想定読者: 自然言語処理を初めて体系的に学ぶ情報系学部生・大学院生、および NLP ツールの仕組みを理解したい実務者

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  3. word2vec と RNN を自作して理解

    word2vec・RNN・LSTM・seq2seq をゼロから実装する定番書。単語ベクトルと系列モデルの数式と挙動を、自分の手で腹落ちさせる。

    ゼロから作るDeep Learning 2 : 自然言語処理編
    この章の 1 冊 ゼロから作るDeep Learning 2 : 自然言語処理編

    自然言語処理のニューラルネットをゼロ実装で体得する

    この本で身につくこと
    • CBOW・スキップグラムの学習アルゴリズムをNumPyで一から実装できる
    • 勾配消失の観点からLSTMのゲート構造の必要性を理論と実装の両面で説明できる
    • GRUがLSTMを簡略化した設計であることを実装差分から確認できる
    • seq2seqモデルを構築し、文章翻訳・会話応答タスクに適用する流れを把握できる

    想定読者: 前作(ゼロから作るDeep Learning)を読み終え、NLP・時系列処理の仕組みを実装レベルで理解したい学習者

    前提知識: 『ゼロから作るDeep Learning』(1巻)を通読し、バックプロパゲーションの実装まで完了していること / NumPyの基本的な行列演算(dot・reshape・sum・transpose)の操作感 / 高校数学レベルの微分と合成関数の連鎖律の概念理解

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  4. Transformer と事前学習を基礎から

    言語モデル・系列変換・Transformer・事前学習モデルを体系的に解説する教科書。現代 NLP の共通言語をここで固め、応用に耐える土台にする。

    IT Text 自然言語処理の基礎
    この章の 1 冊 IT Text 自然言語処理の基礎

    深層学習に基づく自然言語処理の理論と基礎タスクを体系的に習得する

    この本で身につくこと
    • Transformer のアーキテクチャ(注意機構・位置エンコーディング・残差結合)を数式レベルで説明できる
    • 事前学習済みモデルの転移学習が有効な理由と、ファインチューニングの設計方針を理解できる
    • 系列ラベリング・構文解析・意味解析という基本NLPタスクの定式化と代表的解法を説明できる
    • 単語ベクトル表現(Word2Vec 等)の仕組みと、なぜ意味的類似性を捉えられるかを理解できる

    想定読者: 機械学習の基礎を学んだ大学院生・学部上級生、およびNLP分野に入門したい若手エンジニア

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  5. Hugging Face で実務タスクに投入

    Hugging Face 開発者による実装書として、分類・生成・QA・多言語など実務タスクへの適用を学ぶ。ロードマップの応用到達点として置く。

    機械学習エンジニアのためのTransformers : 最先端の自然言語処理ライブラリによるモデル開発
    この章の 1 冊 機械学習エンジニアのためのTransformers : 最先端の自然言語処理ライブラリによるモデル開発

    Hugging Face Transformers で NLP モデルを実装・最適化・スケールする

    この本で身につくこと
    • テキスト分類・固有表現認識・テキスト生成・要約・質問応答の各 NLP タスクを Hugging Face Transformers の API で実装できる
    • 蒸留・量子化・枝刈り・ONNX Runtime を組み合わせてモデルを本番向けに高速化・軽量化できる
    • ラベル付きデータが少ない状況でゼロショット学習・少数事例学習を実践的に適用できる
    • 多言語転移とドメイン適応を用いて、特定言語・業務ドメインへのモデル転用ができる

    想定読者: 自然言語処理を業務に導入・運用したい ML エンジニア。既存の事前学習済みモデルをファインチューニングし、本番環境に持っていくところまで実装で理解したい人

    前提知識: Python の基本的な実装能力(関数・クラス・外部ライブラリの利用) / PyTorch の基礎操作(テンソル・モデル定義・学習ループ) / 深層学習の基礎概念(損失関数・バックプロパゲーション・ファインチューニングの意味)

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