第3回まで無料

PyTorch & ディープラーニング入門コース

テンソルと自動微分から、ニューラルネットワークの基礎・学習を安定させる技術・CNN と転移学習・Attention と Transformer・推論の高速化・モデルの配布まで。全50レッスンで「モデルの中身を自分で組んで学習させ、ONNX と API にして配れる」ところまで進みます。コードと出力はすべて PyTorch 2.14.0 で実際に動かしたものです。

カリキュラム

全50レッスンを7つの章に分けています。第1章から順に進めるのがおすすめですが、 気になるところだけ拾い読みしてもかまいません。 ※ torch を使うためブラウザ内では実行できません。手元に仮想環境を作り、pip install torch torchvision して試してください。GPU は無くてもかまいません。CUDA が使える環境なら cuda、Apple Silicon の Mac なら mps が使えます。

Chapter 1 — テンソルと自動微分(第1〜8回)

PyTorch の土台になる 2 つ、テンソルと自動微分を押さえます。最後は optimizer を使わずに、勾配降下法だけで線形回帰を解きます。

Chapter 2 — ニューラルネットワークの基礎(第9〜16回)

全結合層・活性化関数・損失関数・nn.Module・学習ループ・DataLoader をひととおり動かします。最後は 2 クラス分類を、標準化から混同行列まで通しで 1 本書きます。

Chapter 3 — 学習を安定させる(第17〜24回)

学習率・最適化手法・スケジューラ・初期化・正則化・Dropout・正規化層を、すべて同じデータで比べて数字で確かめます。最後は検証データを切り出して早期終了まで進みます。

Chapter 4 — 画像(第25〜32回)

畳み込みとプーリングの仕組みから、残差接続・データ拡張・転移学習まで。最後は学習済みの resnet18 をファインチューニングして、ゼロから学習との差を実測します。

Chapter 5 — 系列と注意機構(第33〜42回)

RNN の限界を測ってから、Attention を自分で書き、Transformer ブロックを組み立てます。最後は自作の Transformer で文字レベルの言語モデルを学習させ、文を生成させます。

33

系列データの形とパディング

(バッチ, 時間, 特徴) の 3 次元。長さの違う系列をそろえるマスクと pack の使い分け。

🔒 ベーシック
34

埋め込み nn.Embedding

one-hot と行列積の結果は同じ。ただし行を引くだけなので速い。padding_idx の意味まで。

🔒 ベーシック
35

RNN の仕組みと限界

同じ重みを毎時刻つかい回す。勾配が時間をさかのぼるほど消えることを桁で示す。

🔒 ベーシック
36

LSTM と GRU

ゲートを足して「覚える・忘れる」を学習させる。同じ条件で RNN と比べて差を測る。

🔒 ベーシック
37

注意機構(Attention)を手で書く

Q・K・V の内積を softmax して V を混ぜるだけ。sqrt(d) で割る理由を数字で確かめる。

🔒 ベーシック
38

マルチヘッド注意

次元を分割して並列に注意を取る。ヘッド数を変えてもパラメータ数は変わらない。

🔒 ベーシック
39

位置エンコーディング

Attention だけでは語順が分からない。正弦波の式と、学習する位置埋め込みの違い。

🔒 ベーシック
40

Transformer ブロックを組み立てる

注意 → FFN、それぞれに残差接続と LayerNorm。Pre-LN と Post-LN で勾配の届き方が桁違いに変わる。

🔒 ベーシック
41

自作 Transformer で文字を予測する

60 万パラメータ・35 秒で、テンプレートから作ったコーパスの文法を覚えさせる。

🔒 ベーシック
42

既製の Transformer を使う

nn.TransformerEncoderLayer は自作と同じ内訳。マスクの型と norm_first の既定だけ気をつける。

🔒 ベーシック

Chapter 6 — 実務で使う(第43〜47回)

実験の記録・再現性・推論の高速化・保存と読み込み・TorchScript と torch.compile。「もう一度同じ結果を出せる」「本番で使える速さにする」ための道具をそろえます。

Chapter 7 — 仕上げ(第48〜50回)

ONNX で書き出し、FastAPI で推論 API にして、モデルを配れる形にします。最後に 50 レッスンぶんの道具を 1 本のスクリプトに畳んで、次にどこへ行くかを整理します。

全50レッスンを終えたら、データの前処理と古典的な手法を Python & 機械学習 入門コース で、学習済みの大規模モデルを呼んでアプリにする側を AI アプリ開発入門コース で。推論 API を本番に出すところは サービス公開と運用入門コース へ。メンバーシップで全コースが解放されます。