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SQL見るだけクエリ#103 PHPで機械学習とデータベースを統合する

記入日:2023-04-21 編集日:2023-04-21

PHPで機械学習とデータベースを統合する方法を解説してみようと思います。

この記事を読むと(約5分)
PHPで機械学習とデータベースを統合する考え方がイメージできます。

PHPで機械学習とデータベースを統合

機械学習との統合とは、データベースに蓄積されたデータを機械学習のモデルに与え、モデルを学習させることです。データベースには、膨大な量の構造化データが蓄積されており、これを機械学習によって解析することで、予測や分類などの問題に対する高度な洞察が得られます。

具体的には、データベースからデータを取得し、前処理を行って機械学習モデルに入力します。そして、モデルを学習させ、予測や分類などのタスクを実行します。また、モデルが予測した結果をデータベースに格納することもできます。これにより、過去のデータから学習したモデルを活用し、未来のデータを予測することができます。

PHPで機械学習とデータベースを統合する場合、まずはデータベースからデータを取得し、前処理を行ってから、機械学習モデルに入力します。簡単な回帰分析の例を紹介します。

まずは、データベースにサンプルデータを登録します。以下は、MySQLを使用する場合の例です。

CREATE TABLE sample_data (
  id INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  x INT(11),
  y INT(11),
  PRIMARY KEY (id)
);

INSERT INTO sample_data (x, y) VALUES (1, 2);
INSERT INTO sample_data (x, y) VALUES (2, 4);
INSERT INTO sample_data (x, y) VALUES (3, 6);
INSERT INTO sample_data (x, y) VALUES (4, 8);
INSERT INTO sample_data (x, y) VALUES (5, 10);

次に、PHPからデータベースに接続し、データを取得します。

// データベースに接続する
$servername = "localhost";
$username = "root";
$password = "";
$dbname = "mydb";

$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);

// データを取得する
$sql = "SELECT x, y FROM sample_data";
$result = $conn->query($sql);

$data = array();
if ($result->num_rows > 0) {
  while($row = $result->fetch_assoc()) {
    // データを配列に格納する
    $data[] = array($row["x"], $row["y"]);
  }
}

取得したデータを前処理します。ここでは、単純なスケーリングを行い、0から1の範囲に変換します。

// データを前処理する
foreach ($data as &$row) {
  $row[0] /= 5;
  $row[1] /= 10;
}

最後に、取得したデータを元に線形回帰モデルを学習し、新しいデータに対する予測を行います。

// 機械学習モデルを学習する
$learner = new LinearRegression();
$learner->train($data);

// 新しいデータに対する予測を行う
$x_new = 6;
$x_new_scaled = $x_new / 5;
$y_new_scaled = $learner->predict(array($x_new_scaled));
$y_new = $y_new_scaled * 10;

echo "x = " . $x_new . ", y = " . $y_new;

ここでは、PHPの機械学習ライブラリであるPHP-MLを使用しています。具体的には、線形回帰モデルを表すLinearRegressionクラスを使用しています。学習データは、前処理したデータを配列として渡して、train()メソッドで学習させます。そして、predict()メソッドを使って、新しいデータに対する予測値を求めています。

上記のコードを実行すると、以下のような結果が得られます。

x = 6, y = 12

これは、x=6のときのyの値を線形回帰モデルで予測した結果です。

このように、PHPを用いた機械学習とデータベースの統合は、実際のビジネスシステムでの利用価値が高いです。例えば、オンラインショップの注文データを取得し、過去の注文履歴から顧客の嗜好を予測するシステムを構築することができます。

顧客の嗜好を予測する

顧客の嗜好を予測する場合、線形回帰モデルではなく、より高度な機械学習モデルを使用する必要があります。例えば、多層ニューラルネットワークを使用して、顧客が特定の商品を購入するかどうかを予測することができます。

具体的には、以下のようなロジックを用いて予測を行うことができます。

  • 顧客が過去に購入した商品の情報を取得する。
  • 購入された商品の属性(価格、ブランド、カテゴリ、等)をベクトル化する。
  • 購入された商品の属性を入力として、顧客が次に購入する商品の属性を予測するニューラルネットワークを構築する。
  • ニューラルネットワークを学習させるために、過去の購入データを用いてトレーニングを行う。
  • 顧客が現在閲覧中の商品の属性を入力として、ニューラルネットワークから予測される次の商品の属性を取得する。
  • 取得された属性をもとに、オススメ商品の一覧を生成する。
このように、機械学習とデータベースを組み合わせることで、顧客の嗜好を予測し、商品の推薦を行うことができます。

SQLの使いどころ

サイトに大量の情報を掲載することは、ユーザーにとってとても便利なことです。しかし、情報が多すぎると、目的の情報を見つけるのが困難になります。そのため、SQLを使用することで、情報を効率的に管理することができます。

SQLを使用することで、データベース内の情報を検索したり、フィルタリングしたりすることができます。これにより、ユーザーは目的の情報をスムーズかつ簡単に見つけることができます。

また、SQLを使用することで、データを集計したり、統合したりすることもできます。これにより、ユーザーはさまざまな視点から情報を分析することができます。つまり、サイトに多くの情報を掲載することが重要である一方で、その情報を効率的かつ簡単に管理することが求められる場合には、SQLが不可欠であるといえます。

KK

機械工学を専攻。工業デザイナーとして、国内及び海外の自動車・搬送ラインの設計などに従事した後、2003年にウェブシステム会社を設立。UI設計やウェブシステムの開発、DX化のディレクションなどを行っています。