人工知能 · 解説記事
生成AIの仕組み: テキスト、画像、コード生成を詳しく解説
公開:

要点
チャットボット、画像生成ツール、コーディングアシスタントといった生成AIツールはすべて、入力を数値データに変換した後、膨大な学習データセットから学んだパターンを使ってステップバイステップで出力を構築します。テキストとコードのツールはトランスフォーマーモデルを使用してシーケンス内の次のトークンを予測し、Imagenのような画像ツールはランダムなパターンから段階的にノイズを除去して、テキストプロンプトに一致する画像を生成します。
この版は原文(English)の機械翻訳です。 原文を読む
異なる出力をカバーしていますが、テキストジェネレータ、画像ジェネレータ、コーディングアシスタントは共通の基盤を共有しています: 大量のデータで学習したニューラルネットワークは統計的パターンを学習し、その後、保存された回答を取得するのではなく、それらのパターンを使用して新しいコンテンツをピースバイピースで構築します。
テキスト生成: 次のトークンの予測
チャットボットの背後にあるようなLarge Language Modelsはまずテキストをトークンと呼ばれる小さな単位に分割します。トークンは単語全体または単語の一部です。IBMのトランスフォーマーモデルに関する技術説明書によると、2025年3月28日に公開されました。各トークンはその意味を表す数値ベクトル(埋め込みと呼ばれる)に変換され、トークンの文内での位置をエンコードするために2番目のベクトルが追加されます。
コアメカニズムはセルフアテンションです: すべてのトークンに対して、モデルはIBMによると、トークンごとに3つの学習されたベクトル(クエリ、キー、値)を使用して、入力内のすべての他のトークンがどの程度関連しているかを計算します。これにより、モデルは古いアーキテクチャのように単語ごとに読むのではなく、テキスト内のどこからでも一度にコンテキストを重み付けすることができます。GPTなどのモデルの背後にあるアーキテクチャであるデコーダのみのトランスフォーマーは、その後、テキストを自動回帰的に生成します。つまり、一度に1つのトークンを予測し、そのトークンを次のトークンを予測するために戻します。IBMが説明します。
Anthropicのサイトで「大規模言語モデルの思考のトレーシング」として公開されたAnthropicの研究は、この次トークンプロセスが外見から見えるよりも多くの計画を含むことができることを発見しました。1つの実験では、Claudeモデルが詩の行を書いていたとき、行の残りを書く前に、可能なライミングワードに対応する内部特徴を活性化し、その後、その単語に到達するために文言を調整しました。別のテストでは、モデルは複数ステップの質問に答えました。例えば、ダラスを含む州の首都を特定することなど。答えに直接ジャンプするのではなく、最初に「テキサス」の内部表現を活性化し、次に「オースティン」を別々に取得しました。Anthropicが報告しました。
Anthropicはまた、モデルの内部計算とそのコンピュテーションの説明の間のギャップを発見しました: 数学計算をどのように実行したかを尋ねられたとき、Claudeは標準的な方法を説明しましたが、Anthropicがトレースした内部プロセスは異なる並列アプローチを使用し、粗い推定と最終数字の個別の追跡を組み合わせました。
画像生成: ステップバイステップでノイズを除去
GoogleのImagenを含むほとんどの現代的なテキスト・ツー・イメージツールは、テキスト生成とは反対の方向で機能する拡散モデルを使用します。GoogleのImagenの研究ページによると、システムはテキストプロンプトを埋め込みに変換する凍結された大規模言語モデル(T5-XXL)で開始します。これはテキストモデルで使用されるのと同じ種類の数値表現です。Googleの研究者は、このテキストエンコーダのサイズをスケーリングアップすることが、モデルの画像生成部分をスケーリングアップするよりも画像品質を改善することに注目しました。
その後、拡散モデルはテキスト埋め込みを取り出し、小さな64x64ピクセルの画像を生成します。これは、ランダムな視覚ノイズから始まり、反復的な「ノイズ除去」プロセスを実行することによって行われます。モデルはテキスト埋め込みによってガイドされながら、繰り返しノイズを予測して削除し、Googleの説明によると、コヒーレントな低解像度の画像が残るまでです。その後、画像はさらに2つの拡散モデルを使用して拡大されます。最初に256x256ピクセルに、次に1024x1024ピクセルに拡大されます。Googleが「スーパーレゾリューション拡散」と呼ぶカスケードです。
モデルがテキストプロンプトをより厳密に従えるようにするために、Googleの研究ページは、Imagenが「新しい閾値拡散サンプラー」を導入し、分類器フリーガイダンスとして知られている方法と一緒に使用されていることを述べています。これらは合わせて、はるかに大きなガイダンス重みの使用を可能にします。Googleは、人間の評価では、評価者はImagenの出力をテキストプロンプトと一致するための実際の参照写真と比較できると判断し、Googleが構築したDrawBenchというベンチマークで、DALL-E 2を含む他のテキスト・ツー・イメージシステムよりも優先することを報告しました。
コード生成: コンテキストから構築されたサジェスチョン
GitHub Copilotなどのコーディングアシスタントは、一般的なテキストに使用されるのと同じトランスフォーマーベースの次トークン予測アプローチを適用しますが、プログラミングコードに特別に訓練され、開発者のワークスペースに適応しています。GitHubのドキュメンテーションによると、Copilotは2つの主要なモード: 開発者が入力する際にコードを提案し、質問に答えたり、コードを説明する「アシスティブ」モードと、開発者が目標を説明し、Copilotが複数のステップを通じて機能する「エージェンティック」モードで動作します。リポジトリを調査し、計画を提案し、ファイルを編集し、タスクを完了するためのツールを実行します。
GitHubのドキュメンテーションは、Copilotの機能は、リポジトリ固有の指示と外部ツール統合などのカスタマイズにも及び、一部の機能は非同期に機能し、コーディングエージェントが変更を加え、プルリクエストを開いたり更新したりすることができることを述べています。定数の監督なしに。GitHubは、その現在のドキュメンテーションに従って、使用されるすべてのモデルまたはコンテキストがどのように選択され、基礎となるモデルに渡されるかの完全な技術詳細を公開していません。
3つの比較方法
| 出力タイプ | コア技術 | モデルが開始するもの | 例 |
|---|---|---|---|
| テキスト | 自動回帰トランスフォーマー; 次のトークンを予測 | トークンのシーケンス(プロンプト) | GPTやClaudeなどのモデルに基づくチャットボット |
| 画像 | 拡散; テキスト埋め込みによってガイドされたノイズを除去 | ランダムな視覚ノイズとテキスト埋め込み | Google Imagen |
| コード | コードで訓練された自動回帰トランスフォーマー、追加されたワークスペースコンテキスト付き | コードトークンと周囲のファイル/コンテキスト | GitHub Copilot |
3つのアプローチはすべてトレーニングデータに依存しています: モデルの内部パターンは、トレーニング中に露出したテキスト、画像、またはコードから来ており、その出力は、単一のトレーニング例の複製ではなく、それらの学習されたパターンで形作られた新しく生成されたシーケンスまたは画像です。
大規模な事前訓練された凍結されたテキストエンコーダがテキスト・ツー・イメージタスクに非常に効果的であることを示しています。
よくある質問
- ChatGPTやClaudeなどのチャットボットの背後にある主な技術は何ですか?
- IBMのトランスフォーマー説明者によれば、テキストをトークンに分割し、セルフアテンションを通じて各トークンが他のすべてのトークンとどのように関連しているかを計算し、一度に次のトークンを予測してレスポンスを構築するトランスフォーマーニューラルネットワークを使用しています。
- AIイメージジェネレータがテキストプロンプトを画像に変換するにはどうすればいいですか?
- GoogleのImagenなどのモデルでは、凍結された言語モデルがプロンプトを数値埋め込みに変換し、拡散モデルがランダムノイズから始まり、そのGoogleの研究ページに従って、画像が形成されるまでそのノイズを繰り返し除去してから、さらに拡散ステップでアップスケーリングします。
- AIモデルはテキストを書くときに先を計画しますか、それともただ次の単語を推測しますか?
- Anthropicの解釈可能性研究は、いくつかの場合において限定的な先制計画の証拠を発見しました。例えば、モデルが詩的な行の残りを作成する前に、目標とするライミング単語を活性化することなど。ただし、モデルは依然として最終的にテキストをトークン・バイ・トークンで生成します。
- AIコード生成はAIテキスト生成とどのように異なりますか?
- どちらもトランスフォーマーベースの次トークン予測に依存しますが、GitHub Copilotなどのコーディングアシスタントはプログラミングコードで訓練され、開発者のファイルとリポジトリから追加のコンテキストを描き、複数ステップのコーディングタスクを計画して実行する「エージェンティック」モード。GitHubのドキュメンテーションによります。
- Claudeの推論の説明が実際に計算されたものと一致しますか?
- 必ずしもそうではありません。Anthropicは、Claudeが数学の問題をどのように解いたかを説明するよう求められたとき、その記載された方法が研究者がトレースした内部計算ステップと異なっていたことを報告しました。モデルのセルフレポートと実際のプロセスの間のギャップを明らかにしています。
出典
この記事は人工知能で作成され、公開前に出典の自動チェックを通過しています。誤りを見つけたら訂正を依頼してください。 訂正・反論を依頼する · 制作方針
関連記事

人工知能解説記事
ニューラルネットワークの学習方法:ChatGPTとGeminiの背後にある数学
ニューラルネットワークは、予測を行い、損失関数を使ってどの程度間違っていたかを測定し、次にネットワークを通じて重みと呼ばれる内部値を逆方向に調整することで学習します。このプロセスは逆伝播と呼ばれ、勾配降下法と呼ばれる最適化方法と組み合わされています。数十億のパラメータに拡大された同じメカニズムが、ChatGPTやGeminiなどのシステムが最初に訓練され、その後、ファインチューニングを通じて特定のタスクに適応される方法を支えています。

人工知能解説記事
AIがアートと音楽を生成する方法、そして「真の創造性」が議論の余地がある理由
MidjourneyやStable Diffusionなどの画像生成ツールはノイズプロセスを逆転させることを学習することで画像を構築し、SunoやUdioなどの音楽ツールはオーディオをトークンに圧縮して段階的に予測します。テキストプロンプトによってガイドされています。これらのプロセスが真の創造性として認識されるかどうかは未解決のままです。研究者はそれをパターンベースの「リミックス」と呼ぶことと、測定可能な創造的成果として認識することの間で意見が分かれています。
人工知能解説記事
ムーンショットが意図的に新型Kimi AIモデルのハッキングスキルを弱化させた理由
中国のAIラボであるムーンショットが、新しいKimi K3.1 Proモデルからサイバー関連のトレーニングデータを削除したと発表しました。このオープンウェイトシステムが攻撃的なハッキング能力の「フロンティア」を推し進めることがないようにするためです。2026年10月24日土曜日に発表されたこの動きは、政府とセキュリティ研究者がますます高度化するAIが高度なサイバー攻撃をより安価かつ容易に実行する可能性があると警告している最中に行われています。
人工知能解説記事
「受賞した小説の論争を通じて説明されるAIテキスト検出器の仕組み」
「AIテキスト検出器は、誰が何かを書いたかを証明しません。単語の予測可能性や文の長さの変動などの統計的パターンを測定することで確率を推定しています。Pangram 4.1という検出器は最近、€20,000の賞を受賞したスペイン語小説の99%を人工知能に帰属させ、その出版社に調査中の販売促進イベント一時停止を強いました。」