化学者に「機械学習」の知識は必要？

世の中は、AIや機械学習が流行っています。化学業界にもAIや機械学習の波が押し寄せてきています。

化学者にも機械学習のスキルって必要なの？化学と直性関係なさそうだけど？

と考えている人も多いのではないでしょうか？たしかに、研究室や企業で化学の研究を行っている人には「機械学習」は全く関係のない話に感じると思います。

今回の記事では「化学者に機械学習のスキルは必要か？」について、現役の化学者が解説します。

【結論】機械学習のスキルは必要

結論を先に述べると次のようになります。

「機械学習」のスキルは有用

「機械学習」の知識があると化学系の仕事をする上でも間違いなく役に立ちます。

従来なら細かくデータを取得しないと傾向が掴めないようなケースでも「化学の知識・実験」と「機械学習」のスキルを組み合わせることで、最小限のデータ数で傾向が掴めるようになります。その結果、他者より効率的に成果を挙げることができるようになります。

「機械学習」のスキルがあれば、働く時間が同じでも「成果量」に大きな差がつくので、取り組まない手はないです。

今後は「機械学習」のスキルを持っているのが当たり前になる

化学系の企業に就職したい場合、「機械学習」のスキルが有る人、無い人では、スキルの有る人の方を採用されやすいです。

企業側の立場から見たれば当然ですが、「機械学習」のスキルが有る人の方が、同じ時間でも成果を挙げてくれる期待ができるからです。

そのため、今研究室で化学の勉強をしている人は、化学の勉強に加えて「機械学習」の勉強もしておくことをおすすめします。既に化学メーカーに就職している人でも、成果量で差をつけられてリストラ候補に挙がってしまう前に「機械学習」の勉強を開始することをおすすめします。

「機械学習」とは？

「機械学習」とは、データを分析する方法の一種で、与えられたデータから傾向や規則性を発見してくれるデータ解析技術です。

「機械学習」と聞くと、難しそうに聞こえるかもしれませんが、誰でも簡単に活用できます。「機械学習」を実施してくれる「機械学習ツール」が数多く存在します。プログラミングの知識がなくても使用可能なものあり、操作方法もとても簡単です。そのため、「機械学習ソフト」を使用するハードルはとても低いと考えて大丈夫です。

「機械学習ソフト」に任意のデータを与えると、人間では導け出せないようなパターンや傾向を解析してくれます。

実験を通して得られたデータに規則性がなく、改良の方針が立てられない場合、機械学習ツールに取得したデータを読み込ませれば、傾向や規則性を教えてくれるため、改良方針が鮮明になる場合が多くあります。「機械学習」は、実際の化学の現場でも大いに役立つスキルです。

「機械学習」のメリット

「機械学習」のスキルを身に付けるメリットとデメリットは次のようになります。

「規則性」わかり、改良方針が鮮明になる

実験をしていると規則性の見えないデータが得られることが多々あります。注目しなければならい項目が複数ある場合は尚更です。

「機械学習」を使えば、人間の頭では発見しがたい「規則性」が一瞬でわかるようになります。「規則性」が分かれば、検討の道筋が明確になるので、成果が短時間で出せるようになります。

「最適条件」を教えてくれる

「機械学習」によって「規則性」が明確になりますが、「機械学習」のメリットはそれだけではありません。機械学習のソフトによっては、合成や配合の最適条件を教えてくれます。

合成や配合をしていると、各項目（収率や各物性）のバランスが取れる条件を探索する必要がでてきます。この「バランスの取れる条件」を探し出すのは非常に時間がかかる作業になります。「機械学習」を使えば、「そのバランスを取るのに最適な条件」を瞬時に教えてくれます。

誰でも簡単に使える

「機械学習」を活用するには、「機械学習ソフト・アプリ」をダウンロードして使用するのですが、「機械学習ソフト・アプリ」の操作はとても簡便で、直感的にも使用できます。

「機械学習」と聞くと、化学者には難しく感じていしまうかもしれませんが、想像以上にお手軽・簡単に使用できるので、使わない手はありません。

働く時間が同じでも「成果量」が増える

化学者が「機械学習」を使う最大のメリットは、研究スピードが向上し、素早く成果を挙げられることです。

周りのライバルに差をつけられないためにも、「機械学習」のスキルは絶対身に付けておきたいです。

機械学習のデメリット

「機械学習」にもいくつかのデメリットがあります。

化学的な考察が疎かになりがち

「機械学習」を使用すると、簡単に規則性や最適条件をがわかるようになります。そのため、化学的な考察をしなくても、求める結果を出せるようになります。

ただし、これを続けていると、「化学のスキル」が身に付かず、化学者としての成長がなくなります。「機械学習」はあくまで既存のデータの範囲内で規則性を予測してくれるものなので、こらまでと違う範囲の検討をする必要が出てきた際などの「機械学習」が使えない状況になると大変困るようになります。

そうならないためにも、「化学」と「機械学習」をバランスよく使用していくことが大切です。そのためにも「化学のスキル」と「機械学習のスキル」の両方を磨くようにしましょう。

化学専攻者には、取っ付きにくい数学的な専門用語がでてくることもある

「機械学習」を勉強していると、「多重共線性」などの数学的な専門用語が登場します。化学者にはとっつきにくい分野ですので、混乱しがちです。

そのような専門用語を根底から理解していなくても「機械学習ソフト・アプリ」を使用することは可能ですので、最初のうちはあまり気にし過ぎず、あくまでも化学の研究に活用するといった心持ちで大丈夫です。「機械学習ソフト・アプリ」に慣れてきたら、深いところまで勉強すれば良いです。

有料のソフト・アプリも多い

「機械学習ソフト・アプリ」は色々な種類のものがありあすが、使いやすいものは有料であるケースが多いです。

ただし、有料のものは、機能や操作性が優れているものが多いので、有料のソフト・アプリに課金するのもアリだと思います。成果を挙げるまでの時間を大幅に短縮できることを考えると安い投資だと思います。

化学者におすすめの機械学習ツール

化学の研究におすすめの「機械学習ソフト・アプリ」は下記の２つです。

• JMP（有料）
• DCE　tool（無料）

どちらも操作性に優れており、プログラミングの知識がなくても「機械学習」を実行できます。

初心者の方は、まず、DCE toolから始めて、慣れてきたらJMPやその他の有料アプリに課金することをおすすめします。

まとめ

「機械学習」は周りと差をつけたいなら必須のスキルです。今後、「機械学習」の需要は確実に増加していきます。「機械学習のスキル」があれば、短時間で多くの成果を挙げられるようになります。

化学者が使用する場合は、「化学の知識」と「機械学習」をバランスよく使用していく必要があります。

想像以上に簡単に使用できるので、まだ「機械学習」に取り組んでいない人は、今日この瞬間から取り組んでみましょう。確実にあなたにとってプラスになります。