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Category: SageMaker

AWS 内部ユースケース : AWS マーケティングにおける Amazon SageMaker の評価と採用

こんにちは。AWS マーケティングデータサイエンスチームです。 高度な分析および機械学習 (ML) 技術を使用して、セールスリードのML 主導スコアリング、ML によるセグメントをターゲティング化、およびダウンストリームへのインパクト測定の計量モデルといった、AWS のお客様のライフサイクル全体にわたるビジネス上の問題解決に向けて、お客様とともに取り組みます。 アマゾン内では、各チームが独立して運営されており、独自のテクノロジースタックの選択方法や、お客様が利用する AWS サービスの採用方法に関して意思決定を行います。 これにより、各チームは各自のロードマップを管理できます。 結果、サービス評価と採用が類似したものとなって、ML の経験がまだこれからというお客様にお役に立てることでしょう。 このブログでは、Amazon SageMaker サービスの評価に関して、初めの一歩を踏み出す情報をお届けしますので、皆さまのお役に立てれば何よりです。 AWS サービスをどう利用して、ビジネス目標を達成し ML モデルを拡張するか、といった最新情報をお届けしていきます。 このブログ記事では、Amazon SageMaker を使用して、独自の ML トレーニングおよびホスティングインフラストラクチャを置き換えるための実証支援 (POC) をどう実施するか、当社の経験をシェアしたいと思います 。 当社の既存の ML インフラストラクチャは、データ処理パイプラインを管理する Amazon の内部ワークフローツールと、モデルの構築、トレーニング、およびホストのための Amazon EC2 インスタンスで構成されています。 こうしたインフラストラクチャ管理に多大な時間を費やしており、それが Amazon SageMaker サービスをより高めていく動機となりました。 POC は、Amazon SageMaker の機能と性能を調べ、インフラストラクチャの作業と運用の複雑さを最小限に抑えます。 鍵となるワークストリームは次の 3 つです。 AWS IT セキュリティチームと協力して、データセキュリティとコントロールを特定し、実装。 Amazon SageMaker の既存のMLモデルの 1 […]

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Amazon SageMaker コンソールがトレーニングジョブのクローン作成サポートを開始

本日、トレーニングジョブのクローン作成機能を立ち上げましました。 Amazon SageMaker コンソール上で既存のものに基づいてトレーニングジョブを作成することがとても簡単になりました。 異なるトレーニングセットおよび同一設定を使い、 Amazon SageMaker 上で、複数のトレーニングジョブを実行するのが一般的なやり方です。 特定のハイパーパラメータや、基礎となるコンピューティングリソースを調整し、モデルを再トレーニングすることもよく行われます。 このようなシナリオでは、既存のトレーニングジョブをベースに新しいトレーニングジョブを作成することが望ましいです。こうした要件に対処するため、Amazon SageMaker は AWS 管理コンソールを使用して、既存のトレーニングジョブのクローン作成をサポートできるようになりました。 コンソールを使えば、既存のトレーニングジョブを複製するのは簡単です。 Amazon SageMaker コンソールで、左側のナビゲーションペインに表示される Training、そして Training jobs を選択してください。 そうすれば、これまでに作成した全てのトレーニングジョブのリストが表示されます。 例えば、新しいトレーニングジョブを作成したいとしましょう。 Training jobs リストの中にあるジョブ (xgboost-2018-06-05-17-19-32-703) を例とします。 同じ設定を用いて、別のデータセットに対しても xgboost-2018-06-05-17-19-32-703 トレーニングすることができます。 トレーニングジョブを最初から作成するには、Create training job を選択する代わりに、 xgboost-2018-06-05-17-19-32-703 をチェックし、Clone を選択して、Clone training job のページを開くだけです。 ジョブの設定は、元の設定 xgboost-2018-06-05-17-19-32-703 とほぼ同じです。ただし、接尾辞が元のジョブ名に自動的に追加された点が異なります。 同じトレーニングプロセスを再実行したい場合は、何も変更をせずにページの一番下にある Create training job を選択してください。 別のデータセットを使用するので、トレーニングジョブ名は好きなように変更してください。 この例では、 xgboost-mydataset を使用します。 ページ下にある […]

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Amazon SageMaker のアップデート、東京リージョン、CloudFormation、Chainer、GreenGrass ML

本日、東京での AWS Summit で、Amazon SageMaker の多数のアップデートや新機能が発表されました。本日より、SageMaker が アジアパシフィック (東京) で利用可能になります!また、SageMaker は CloudFormation もサポートします。SageMaker Python SDK では、MXNet および Tensorflow に加えて、機械学習の新しいフレームワークである Chainer も利用できます。最後に、いくつかのデバイスでの Chainer モデルの実行に対するサポートが AWS Greengrass Machine Learning に追加されました。 Amazon SageMaker Chainer エスティメーター Chainer は、定評がある、柔軟で直感的な深層学習のフレームワークです。Chainer ネットワークは、ネットワークトポロジが順方向計算によって動的に定義される「Define-by-Run」スキームで動作します。これは、ネットワークのトポロジがデータとは別に定義される「定義と実行」スキームで動作する他の多くのフレームワークとは対照的です。多くの開発者は、ネイティブの Python の構造やツールでネットワークを書くことができるので、Chainer スキームを重宝しています。 幸いなことに、SageMaker で Chainer を使用することは、TensorFlow または MXNet のエスティメーターを使用するのと同じくらい簡単です実際には、既存のスクリプトを使用して、少し修正するだけで SageMaker でトレーニングすることができるので、さらに簡単かもしれません。TensorFlow または MXNet を使用する場合には、特定の署名を持つトレーニング機能を実装する必要があります。Chainer を使用する場合は、 SM_MODEL_DIR、 SM_NUM_GPUS、その他の環境変数から簡単に読み込めるので、スクリプトはより移植しやすくなります。既存のスクリプトを、 if __name__ […]

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Amazon SageMaker と R の使用

このブログ記事では、Amazon SageMakerおよびRを使って、Machine Learning (ML) モデルを構築してトレーニングを受け、デプロイし、予測を見積もる方法について説明します。モデルは、殻の成長線からアワビの年齢を予測します。reticulateパッケージは、Amazon SageMaker Python SDKの R インターフェイスとして使用され、Amazon SageMaker への API コールを行います。 reticulate パッケージは、R と Python オブジェクトを相互変換し、Amazon SageMaker は ML モデルをスケールして、トレーニングやデプロイできるサーバレスのデータサイエンス環境を提供します。 このブログ記事を読み進めるには、R に関する基本的な理解が必要で、次のtidyverseパッケージに精通している必要があります。 dplyr、 readr、 stringr、および ggplot2。RStudioを使ってコードを実行します。 Rstudio は、R と連携するための統合開発環境 (IDE) です。 商用ライセンスまたはAGPLv3のライセンスを取得できます。 AWS CloudFormation の起動 Amazon SageMaker を使って、Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon Ec2) インスタンスに Rstudio をインストール、構成、および接続するには、次のAWS CloudFormationスタックを使用します。 このスタックを起動すると、次のリソースが作成されます。 公開 Virtual Private Cloud (VPC) Amazon […]

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自動スケーリングを使用して、Amazon SageMaker エンドポイントのロードテストおよび最適化を行う

機械学習 (ML) のトレーニング、最適化、およびデプロイを済ませたら、コンシューマーが簡単に起動でき、機械学習から予測が得られる形でホスティングすることが次のチャレンジとなります。多くのカスタマーは組織の内部や外部にコンシューマーを抱えており、予測のためのモデル (ML 推論) を利用したいと考えています。コンシューマーは、場合によっては ML スタックを理解しておらず、リアルタイムまたはバッチモードで予測してくれるシンプルな API を必要としているかもしれません。Amazon SageMaker を使用すると、Deploying a Model on Amazon SageMaker Hosting Services できるようになり、コンシューマーが HTTPS リクエストを使用して安全で簡単な API コールを起動できるエンドポイントを利用できるようになります。多くのカスタマーは、モデルが予想する適切なインプットでそのようなエンドポイントを起動する方法や、そのエンドポイントのスケーラビリティや高可用性に関心があります。 本ブログ記事では、Amazon SageMaker エンドポイントをウェブから起動する方法や、モデルをロードテストし、エンドポイントを供給するインスタンスのサイズおよび数量の正しい設定を見いだす方法を説明します。ユーザーは Amazon SageMaker の自動スケーリングで、モデルの伸縮性および可用性を確保できるとともに、モニタリングおよび対処の対象となる正しいメトリクスを選択することでコストを最適化できます。 モデルのためにエンドポイントを作成する 本ブログ記事では、分類および回帰のための教師付きのノンパラメトリック学習法である決定木を使用し、あらかじめビルドとトレーニングを済ませたモデルを使用しました。そのモデルは、UCI Machine Learning Repository の iris dataset を使用し、がく片および花弁の長さと幅に基づいてアイリスの品種を予測します。今回のイメージ分類モデルのためにモデルエンドポイントを作成しましたが、ユーザーにはご自分のエンドポイントを作成することを推奨します。ヘルプが必要な場合は、GitHub repository を参照してください。 多くの Jupyter ノートブックは scikit_bring-your_own ノートブックを先述の GitHub リポジトリに持っており、以下のパスにある SageMaker インスタンスで利用可能です。 /sample-notebooks/advanced_functionality/scikit_bring_your_own scikit_bring_your_own ノートブックを開き、エンドポイントを削除する最後のセルを除くすべてのセルを実行します。以下のイメージで示すとおり、モデルがデプロイされるノートブックセル内のインスタンスタイプ ml.m4.xlarge に注目してください。Amazon […]

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Amazon SageMaker アルゴリズムのパイプ入力モードを使用する

本日は Amazon SageMaker の内蔵型アルゴリズムのためのパイプ入力モードについて紹介します。パイプ入力モードを使い、データセットが最初にダウンロードされるのではなく、トレーニングインスタンスに直接ストリーミングされます。これは、トレーニングジョブが直ぐに始まり、早く完了し、必要なディスク容量も少なくて済むという意味です。Amazon SageMakerのアルゴリズムは、高速で拡張性が高くなるように設計されています。このブログ記事では、パイプ入力モード、それがもたらす利点、トレーニングジョブにおいてそれをどのように活用できるかについて説明しています。 パイプ入力モードでは、データはディスク I/O なしで実行中にアルゴリズムコンテナに送られます。このアプローチは、長くかかるダウンロードの処理を短縮し、起動時間を大きく短縮します。それによって通常ならファイル入力モードより読込スループットも良くなります。これは、高度に最適化されたマルチスレッドバックグラウンドプロセスによって、データが Amazon S3 から取得されるからです。また、16 TB の Amazon Elastic Block Store (EBS) のボリュームサイズ制限よりもずっと大きいデータセットをトレーニングできます。 パイプモードによって以下のことが可能になります。 データがトレーニングインスタンスにダウンロードされるのではなく、ストリーミングされるため、起動時間がより短くなります。 より高性能なストリーミングエージェントによる I/O スループットの向上 実質的に無制限のデータ処理能力。 内蔵型 Amazon SageMaker アルゴリズムでファイル入力モードまたはパイプ入力モードを活用できます。大きなデータセットにはパイプモードが推奨されているとはいえ、メモリ内に収まる小さなファイルやアルゴリズムのエポック数が多い場合であっても、ファイルモードは有効です。現在、どちらのモードでもトレーニングジョブの小さい実験から、ペタバイト規模の分散型のトレーニングジョブに至るまでさまざまな使用範囲をカバーしています。 Amazon SageMakerのアルゴリズム 大半のファーストパーティのAmazon SageMakerアルゴリズムは、最適化された Protocol Buffers (プロトコルバッファー) のrecordIO フォーマットを使えば最適に動作します。このため、本リリースでは、protobuf の recordIO フォーマット用のパイプモードのみがサポートされています。以下に一覧するアルゴリズムは、Protocol Buffers (プロトコルバッファー) の recordIO にエンコードされたデータセットで使用した場合に、パイプ入力モードをサポートします。 主成分分析法 (PCA) K 平均法クラスタリング 因数分解法 潜在的ディリクレ配分法 (LDA) 線形の学習者 (分類と回帰) […]

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Amazon SageMaker を使用して、より迅速に大規模な主成分分析法を実行できます

このブログ記事では、Amazon SageMaker、Spark ML、Scikit-Learn を使用した、高ディメンジョンセットでの PCA に関するパフォーマンス比較を実施します。SageMaker は一貫してより高速な計算性能を示しました。速度改善内容を確認するために、下図 (1) および (2) を参照してください。 主成分分析法 主成分分析 (PCA) とは、依然として、可能な限りより多くの情報を保持しながら、データセット内部のディメンジョナリティ (例: 機能の個数など) の低減を目的とした監督機能解除済み学習アルゴリズムです。PCA は、各列は、それ以降はお互いが独立性を有する状況となるような、1 組のデータ行列を 1 個の直交空間に線形変換するものであり、個別のカラムが対象データ内で 1 個の既知の割合を占めることができるものです。換言すれば、個別のコンポーネントが互いに無相関性のような、元の特徴の複合体である、コンポーネントと呼ばれる 1 つの新しいセットの機能を発現します。更に、これらは制限が付加されることで、第 1 コンポーネントが対象データ内で可能な限り巨大な可変率を占め、第 2 コンポーネントが第 2 番目に最大であり、そして以下も同様となることとなります。 より包括的な説明については、「https://docs.aws.amazon.com/sagemaker/latest/dg/how-pca-works.html」を参照してください。 PCA は、Exploratory Data Analysis (EDA) 用の 1 個のツールおよび 1 個の機械学習用アルゴリズム (ML) の両面でも強力です。EDA に関して、PCA はディメンジョナリティ低減および 1 件のデータ問題についての多重共線性 (マルチコ) 低減に最適です。ML 方法論の 1 つとして、異常検出 (例: […]

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Amazon SageMaker で fast.ai ノートブックを実行する

fast.ai はすべての人にディープラーニング能力へのアクセスを可能にすることを目的とした組織です。彼らは fast.ai と呼ばれる人気のあるオープンソースディープラーニングフレームワークを開発しました。このテクノロジーはコンピュータビジョン、自然言語処理、構造化データ、協調フィルタリングなどドメイン内のわずか数行のコードでユーザーが最新のモデルを作成することができる使いやすいディープラーニングライブラリ PyTorch に基づいています。  彼らはまた、機械学習の経験がない開発者向けに、数週間で最先端のディープラーニングモデルをデプロイするためのライブラリの使い方を学べる非常に人気のあるオンラインコースも開講しています。 Amazon SageMaker の主な利点の 1 つは、人気のある Jupyter オープンソースノートブック形式で完全に管理された機械学習ノートブック環境を 1 クリックで提供できることです。このブログ記事では、お使いの fast.ai ベースのディープラーニングモデルをトレーニングするために、fast.ai ライブラリと Jupyter ノートブックサンプルを Amazon SageMaker でホストされたノートブックにデプロイする方法を説明します。 これは fast.ai オンラインコース経由で実行している場合、またはカスタムアプリケーションで独自の fast.ai ベースのディープラーニングモデルをビルドし、トレーニングする場合に便利です。これから、SageMaker ノートブックインスタンスでカスタム fast.ai 環境の設定と構成を自動化するために必要なすべてのステップを説明します。 ステップ 1: Amazon SageMaker ノートブックライフサイクル設定を作成する Amazon SageMaker は、追加ライブラリをノートブックインスタンスに手動でインストールする機能を備えています。しかし、ノートブックインスタンスの終了後は、これらの追加されたカスタマイズも削除されます。つまり、ノートブックインスタンスを再起動時に、手動でこれらを再度追加する必要があります。しかし、最近リリースされた Amazon SageMaker のライフサイクル設定機能では、これらのカスタマイズを自動化することで、インスタンスのライフサイクルのさまざまな段階に適用することが可能になりました。 この例では、ノートブックインスタンスが起動されるたびに、ライフサイクル設定機能を使用して fast.ai ライブラリと関連する Anaconda 環境をインストールすることで、再起動のたびに繰り返しインストールする必要がなくなりました。 Amazon SageMaker コンソール (https://console.aws.amazon.com/sagemaker/) を開きます。 左側のナビゲーションウィンドウから [Notebook]、次に [Lifecycle configurations] […]

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Amazon SageMaker で量子系をシミュレートする

Amazon SageMaker は、開発者やデータサイエンティストがあらゆる規模の機械学習モデルを迅速かつ簡単に構築、訓練、およびデプロイすることを可能にする完全マネージド型サービスです。しかし、機械学習 (ML) のワークフローを能率化するだけでなく、Amazon SageMaker は科学技術向けコンピューティングタスクの大規模なスペクトルを実行したり、並列化したりするためのサーバーレスでパワフルな使いやすいコンピューティング環境も提供します。このノートブックでは、TensorFlow と Amazon SageMaker の「bring your own algorithm (BYOA)」 (独自のアルゴリズムを活用する) 機能を併用して、シンプルな量子系をシミュレートする方法についてご紹介します。 この演習を実行するにあたり、Amazon SageMaker にアクセスできる AWS アカウントと Python および TensorFlow に関する基礎知識が必要になります。 量子系の超放射: 簡単な説明 これから私たちがシミュレートする量子効果は超放射として知られています。 これは、ある一定の環境下で、独立した発光体 (個別の原子など) が自然に量子コヒーレンスを増加させ、1 つの実体として協調的に動作するという現象を示します。コヒーレンスが増大したことで、このグループが高輝度のバーストを単発で発します。このバーストは独立した粒子のグループから生じると予想される輝度の N 倍 (!) も強いものである、この場合の N とはグループの粒子の数を示します。興味深いことに、この影響は粒子との相互作用に基づくものではなく、むしろ、粒子の明視野との相互作用と対称的な性質によってのみ生じます。 以下の図では、発光プロファイルが独立型 (上のパネル) と超放射型 (下のパネル) の粒子集団で明確に異なっていることがわかります。超放射は空間的に方向を持った、短時間の高輝度パルスを生じさせます。これは従来の急激に崩壊する放出プロファイルとは異なります。 超放射は多くの様々な量子系で見られ、 提示されてきました。ここでは TensorFlow と Amazon SageMaker を使って、ダイヤモンド窒素-空孔中心の核スピン集団からの超放射をシミュレートする方法を見ていきましょう。 Amazon SageMaker における科学的コンピューティングの構造 Amazon […]

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Amazon SageMaker での機械学習で、Amazon Pinpoint キャンペーンを加速

成功した多くのビジネスの中心には、顧客に対する深い理解があります。以前のブログ記事では、AWS データレイク戦略の一環として Amazon Redshift Spectrum を使用することで、全方向の顧客イニシアティブを強化する方法を説明しました。 このブログ記事では、敏捷性、コスト効率、そして AWS が顧客分析の実践を通じてどのように革新を起こすのかを実証するテーマを続けたいと考えています。みなさんの多くは、AI がどのようにして顧客イニシアティブを強化できるかを探っているでしょう。そこで、Amazon SageMaker と Amazon Pinpoint を活用したソリューションを通じて、ターゲットとするキャンペーンを機械学習 (ML) によってどのように推進できるかを実証します。 小売りの例を見てみましょう。消費者として、私たちには購入習慣の直感があります。私たちは、良い経験をした製品を再購入する傾向があります。あるいは、逆に、不満足な経験の結果として代替製品に移る可能性があります。三部作の一部である本を購入した場合、そのシリーズの次の本を購入する可能性が高くなります。スマートフォンを購入すると、近い将来にアクセサリーを購入する可能性が高くなります。 顧客の購買行動を知る能力があればどうなるでしょうか?次の購入がどうなるかを比較的高い確率で知ることができたら、どうすればいいでしょうか?私たちがこの予測能力を持っていれば、対処できる多くのことがあります。たとえば、在庫管理の効率を改善したり、マーケティングキャンペーンのパフォーマンスを向上させることができます。 このブログ記事では、Amazon SageMaker を使用してカスタムの長・短期記憶リカレントニューラルネットワーク (LSTM RNN) モデルを構築、トレーニング、使用して購入行動を予測し、予測を活用して Amazon Pinpoint によるキャンペーンを配信する方法を紹介します。 RNN は、特殊なタイプのニューラルネットワークであり、ML のアルゴリズムです。RNN は、通常、シークエンスデータと共に使用します。一般的なアプリケーションとしては、音声のテキストへの変換、言語の翻訳、¥感情分析などの自然言語処理 (NLP) の問題があります。このケースでは、少し創造的になり、UCI 機械学習リポジトリからダウンロードした 現実のオンライン小売データセット[i] の顧客取引履歴に RNN モデルを適用します。 課題 ソリューションに入る前に、こうしたプロジェクトをコンセプトから本番運用に移行する際の課題を理解してみましょう。標準的な ML プロセスを考えてみましょう。 いくつかの重要な観察があります。 このプロセスには、データエンジニアリングプロジェクトに共通のデータパイプラインが含まれているため、大規模なビッグデータの課題に直面します。このブログで紹介しているデータセットは小規模ですが、Amazon.com などの大手小売業者の類似データセットはビッグデータの規模であり、さまざまなフォーマットのバッチやストリームから集められています。モデルのパフォーマンスが向上するため ML プロジェクトには大量のデータが適していますが、データを大規模に活用するには適切なプラットフォームが必要です。AWS データレイク戦略は、運用の複雑さを最小限に抑え、コスト効率を最大化する、将来を見越したソリューションを提供することができます。AI イニシアチブだけでなく、他のデータエンジニアリングプロジェクトでも、引き続き基盤が実を結ぶことになります。 多様な活動をサポートする必要があります。多様な活動は、チームメンバーの役割やスキルセットに最も適した豊富な種類のツールの必要性につながります。データ処理、発見、大規模な機能エンジニアリングなどの活動には、Spark のようなツールが適しています。AWS では、Amazon EMR が […]

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