R Academy · レッスン

R で Keras と TensorFlow をセットアップする

keras R パッケージをインストールし、Python バックエンドを設定して、セットアップを確認します。

レッスン 1/413 ステップ

「R で Keras と TensorFlow をセットアップする」はCoddyKit上の無料R Academyレッスンです。 これはレッスン1/4です。 下記で完全なレッスンを無料で読むことができます。その後、ブラウザ内の組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューターでハンズオン演習できます。 これはR Academy学習パスの一部であり、ウェブとCoddyKitアプリ全体で進捗が同期されます。 R Academyコースには全4レッスンが含まれています。

RのKerasによるディープラーニング

keras Rパッケージは、TensorFlowへの高レベルインターフェースを提供します。Posit(旧RStudio)によって保守されており、PythonのKeras APIを厳密に再現しています。R kerasは内部でreticulateを使ってPythonのTensorFlowを呼び出すため、Rの構文でTensorFlowの機能をすべて利用できます。

# Install the R package from CRAN
# install.packages('keras')

# Then install TensorFlow Python environment
library(keras)
install_keras()  # creates a Python venv with TF installed

# For GPU-enabled TensorFlow:
# install_keras(tensorflow = 'gpu')

install_keras()とバックエンド

install_keras()は専用のPython環境(Minicondaまたはvirtualenv)を作成し、TensorFlowとその依存関係をインストールします。TensorFlowのバージョン、Pythonのバージョン、CPUまたはGPUサポートのどちらをインストールするかを指定できます。デフォルトでは、最新の安定版CPUバージョンがインストールされます。

library(keras)

# Install specific TF version in a custom env
install_keras(
  method      = 'conda',
  envname     = 'r-keras-tf2',
  tensorflow  = '2.15',
  version     = 'default'
)

# Check which Python environment is active
reticulate::py_config()

library(keras)とis_keras_available()

library(keras)はRバインディングを読み込みます。読み込み後、is_keras_available()でKeras/TFのPythonバックエンドに実際に接続できるかを確認します。TensorFlowがインストールされ、インポート可能ならTRUEを返し、Python環境が見つからない場合は役立つメッセージとともにFALSEを返します。

library(keras)

# Check backend availability
if (is_keras_available()) {
  cat('Keras is ready!\n')
} else {
  cat('Keras not available. Run install_keras() first.\n')
}

# Check TensorFlow Python availability
library(tensorflow)
tf$constant('Hello TensorFlow')

tensorflowパッケージ

tensorflow Rパッケージは、reticulateを通じてTensorFlow Python APIに直接アクセスできるようにします。install_tensorflow()はinstall_keras()と同様に動作しますが、Kerasの追加機能を含めず、TensorFlowだけをインストールします。低レベルのTF操作が必要な場合に使用します。

library(tensorflow)

# Install TF separately if needed
# tensorflow::install_tensorflow()

# Check TF version
tf_version()

# Low-level tensor operation
a <- tf$constant(c(1.0, 2.0, 3.0))
b <- tf$constant(c(4.0, 5.0, 6.0))
c_val <- tf$add(a, b)
print(c_val)

k_backend() — バックエンドの確認

k_backend()は、Kerasが使用しているバックエンドを示す文字列を返します。最新のKeras R(keras3)は常にTensorFlowを使用します。旧版のkeras(v2)では、TheanoまたはCNTKも使用できました。バックエンドを把握しておくと、環境に関する問題のデバッグに役立ちます。

library(keras)

# Check which backend is active
k_backend()  # should return 'tensorflow'

# Check TF version via keras
tf_version()

# Number of tensor dimensions backend uses internally
k_image_data_format()  # 'channels_last' or 'channels_first'

GPUの利用可能性を確認する

大規模なネットワークでは、GPUでの学習はCPUより10~50倍高速になることがあります。TensorFlowのデバイスAPIを使って、GPUの利用可能性を確認し、検出されたデバイスを一覧表示します。NVIDIA GPUとCUDAがインストールされていれば、TensorFlowが自動的に使用します。

library(tensorflow)

# List all available devices
devices <- tf$config$list_physical_devices()
print(devices)

# Check specifically for GPUs
gpus <- tf$config$list_physical_devices('GPU')
if (length(gpus) > 0) {
  cat('GPU available:', gpus[[1]]$name, '\n')
} else {
  cat('No GPU found — using CPU\n')
}

Python環境の管理

R kerasは内部でreticulateパッケージを使ってPythonを呼び出します。reticulate::use_condaenv()またはreticulate::use_virtualenv()を使って、TensorFlowがインストールされているPython環境を選択します。これはkerasを読み込む前に呼び出す必要があります。

# Select the conda environment before loading keras
library(reticulate)
use_condaenv('r-keras-tf2', required = TRUE)

library(keras)

# Confirm Python path
py_config()$python

# Confirm TF is importable
pytf <- import('tensorflow', convert = FALSE)
cat('TF Version:', pytf$__version__)

keras3とkeras2のAPIの違い

keras Rパッケージは、2024年にリリースされたバージョン3(keras3)で大幅に書き直されました。新しいAPIでは、keras_model_sequential()の後に|>を付ける形式と、パイプベースでレイヤーを追加するスタイルを使用します。旧来のコードでは%>%を使い、現在のコードではRのネイティブパイプ|>を使います。

library(keras3)  # or library(keras) for keras2

# Modern keras3 API with native pipe
model <- keras_model_sequential(input_shape = c(784)) |>
  layer_dense(units = 128, activation = 'relu') |>
  layer_dense(units = 10, activation = 'softmax')

summary(model)

完全なセットアップを検証する

モデルを構築する前に、小さなモデルを作成してコンパイルし、合成データで学習させるという一連の動作を簡単に検証してください。エラーなく実行できれば、Keras + TFのセットアップは正しく動作しています。

library(keras)

# Quick smoke test
model <- keras_model_sequential(input_shape = c(10)) |>
  layer_dense(units = 32, activation = 'relu') |>
  layer_dense(units = 1,  activation = 'linear')

model |> compile(
  optimizer = 'adam',
  loss      = 'mse'
)

# Train on random data
x_rand <- matrix(rnorm(1000 * 10), ncol = 10)
y_rand <- rnorm(1000)

model |> fit(x_rand, y_rand, epochs = 3, batch_size = 32, verbose = 0)
cat('Setup OK!')

セッションとメモリの管理

TensorFlowはGPUとRAMを積極的に使用します。インタラクティブなRセッションで実験を切り替えるときは、keras::backend()$clear_session()を呼び出してメモリを解放します。再現性を確保するには、モデルを構築する前にTFとRの乱数シードを設定してください。

library(keras)

# Set seeds for reproducibility
set.seed(42)
tensorflow::set_random_seed(42)

# Clear any previous session state
keras::backend()$clear_session()

# Limit GPU memory growth (prevents OOM errors)
gpus <- tensorflow::tf$config$list_physical_devices('GPU')
if (length(gpus) > 0) {
  tensorflow::tf$config$experimental$set_memory_growth(
    gpus[[1]], TRUE
  )
}

ワークフローの概要

Rでの一般的なディープラーニングのワークフローは、次の手順で進めます。

  1. インストール:マシンごとに1回install_keras()
  2. 読み込み:library(keras)
  3. データの準備:特徴量を正規化し、行列に変換
  4. モデルの構築:keras_model_sequential() + レイヤー
  5. コンパイル:損失関数、オプティマイザー、指標を指定
  6. 適合:fit(model, x, y, epochs, callbacks)
  7. 評価/予測:evaluate() + predict()
# Step-by-step outline (each step covered in next lessons)
library(keras)

# 1. Data ready as matrices (normalised)
# x_train, y_train, x_test, y_test

# 2. Model
model <- keras_model_sequential(input_shape = ncol(x_train)) |>
  layer_dense(128, activation = 'relu') |>
  layer_dense(1,   activation = 'sigmoid')

# 3. Compile
model |> compile('adam', 'binary_crossentropy', metrics = 'accuracy')

# 4. Fit
model |> fit(x_train, y_train, epochs = 20)

# 5. Evaluate
model |> evaluate(x_test, y_test)

確認問題

Rでinstall_keras()を呼び出すと、何が行われますか?

Kerasセットアップのまとめ

RでKerasとTensorFlowをセットアップする際の要点:

  • install_keras()はPython環境を作成し、TensorFlowをインストールします。マシンごとに1回実行します。
  • is_keras_available()は、学習前にバックエンドへ接続できるかを確認します。
  • k_backend()はバックエンドを確認します(最新のkerasでは常にTensorFlowです)。
  • GPUの利用可能性はtf$config$list_physical_devices('GPU')で確認します。
  • reticulate::use_condaenv()を使って適切なPython環境を選択します。
  • 再現性を確保するため、set.seed()とtensorflow::set_random_seed()でシードを設定します。
  • 実験の間にbackend()$clear_session()を呼び出してメモリを解放します。
# Minimal verified setup check
library(keras)

if (!is_keras_available()) {
  install_keras()
}

cat('Backend:', k_backend(), '\n')
cat('TF Version:', tf_version(), '\n')
cat('Image format:', k_image_data_format(), '\n')
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よくある質問

「R で Keras と TensorFlow をセットアップする」レッスンは無料ですか?

はい。「R で Keras と TensorFlow をセットアップする」の完全なテキストはこのウェブで無料で読めます。インタラクティブに演習し(組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューター)、R Academyコースの残りをアンロックするには、CoddyKit PROにアップグレードしてください。 R Academyコースには全4レッスンが含まれています。

「R で Keras と TensorFlow をセットアップする」で何を学びますか?

keras R パッケージをインストールし、Python バックエンドを設定して、セットアップを確認します。 ブラウザで直接実行するハンズオンコードでR Academyを演習し、24時間対応のAIチューターがレッスンを進める中での質問に答えます。

R Academyを始めるのに経験は必要ですか?

事前経験は必要ありません。CoddyKitのR Academyは初級者から上級者向けに構成されているため、ここから始めるか最初から始めて、自分のペースで進むことができます。 これはレッスン1/4です。

「R で Keras と TensorFlow をセットアップする」レッスンにはどのくらい時間がかかりますか?

ほとんどのCoddyKitレッスンは約5~10分かかります。各レッスンはコンパクトでインタラクティブなので、着実に進歩し、ウェブとアプリ全体で正確に前回の場所から再開できます。

このR Academyレッスンでコードを書いて実行できますか?

はい。すべてのR Academyレッスンに組み込みコードエディタが含まれているため、ブラウザでリアルコードを書いて実行し、即座のAIフィードバックを取得できます。ローカル設定は不要です。

このコースのすべてのレッスン

  1. R で Keras と TensorFlow をセットアップする
  2. Sequential モデルの構築
  3. 畳み込みニューラルネットワークの基礎
  4. 学習、検証、過学習の防止
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