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Synthetic Data Generation
合成データ生成
合成データ生成とは、実際の測定データや画像の代わりに、シミュレーションやAIによって人工的に作成したデータを生成する技術です。
実データを大量に集めることが難しい場合や、危険・高コスト・時間がかかる場合に、仮想環境や生成AIを使って学習用データを作成します。
AI学習、外観検査、ロボット認識、自動運転、デジタルツイン、シミュレーション、強化学習などで使用され、近年のAI開発で重要な技術となっています。
■イメージ
実データ → 少ない ↓ シミュレーション / AI生成 ↓ 合成データ ↓ 学習
※人工データを作る。
■なぜ必要か
◆理由 | ◆内容 |
データ不足 | 解決 |
危険環境 | 回避 |
コスト高 | 削減 |
異常データ少 | 補完 |
多様条件 | 作れる |
※AI開発で必須。
■合成データの作り方
◆方法 | ◆内容 |
3Dシミュレーション | CAD |
レンダリング | CG |
GAN | 生成AI |
拡張 | Augmentation |
デジタルツイン | 仮想 |
ノイズ追加 | 変化 |
※複数方法あり。
■AI開発の流れ
実データ+合成データ ↓ 学習 ↓ モデル ↓ 推論
※精度向上。
■製造業での用途
◆用途 | ◆内容 |
外観検査 | 傷 |
バラ積み | 形状 |
ロボット | 姿勢 |
予兆保全 | 異常 |
自動運転 | シーン |
AGV | 地図 |
※実データ不足を補う。
■外観検査例
正常画像 → 多い
NG画像 → 少ない
↓ 合成
NG画像増やす
※異常学習に必須。
■デジタルツインとの関係
Digital Twin ↓ Simulation ↓ Synthetic Data ↓ AI
※連携多い。
■強化学習との関係
仮想環境 ↓ 試行 ↓ データ生成 ↓ 学習
※実機不要。
■メリット
◆メリット | ◆内容 |
大量生成 | ◎ |
安全 | ◎ |
安価 | ◎ |
多様 | ◎ |
AI向き | ◎ |
■デメリット
◆デメリット | ◆内容 |
現実差 | △ |
精度依存 | △ |
モデル必要 | △ |
調整必要 | △ |
※Sim2Real重要。
■Sim2Real
◆用語 | ◆内容 |
Simulation | 仮想 |
Real | 実機 |
Sim2Real | 差補正 |
※重要概念。
■よく使われる技術
◆技術 | ◆内容 |
Unity | 3D |
Omniverse | ツイン |
Blender | CG |
GAN | 生成 |
Diffusion | 生成 |
※AI開発。
■関連用語
◆用語 | ◆内容 |
デジタルツイン | 仮想 |
アノテーション | 教師 |
転移学習 | TL |
強化学習 | RL |
マルチモーダル | AI |
■まとめ
合成データ生成とは、AI学習用に人工的なデータを作る技術です。外観検査・ロボット・DXで重要なデータ生成技術です。
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