MLA-C02 · LESSON 2

ML モデルと基盤モデル (FM) の開発24% · 3項目

ML と AI のモデリングのアプローチの選択、学習・ファインチューニング・カスタマイズ、性能の分析と評価を学びます。

2.1適切なモデリングのアプローチを選択する

2.1 ML と AI のソリューションに適したモデリングアプローチを選択する。

概念

アプローチは、既製の AI サービス(Rekognition・Comprehend など)→ 基盤モデル(Bedrock・JumpStart)→ SageMaker AI の組み込みアルゴリズム(XGBoost・Linear Learner・k-means・DeepAR・BlazingText など)→ 独自のモデル、の順に開発の手間が増えます。問題の種類(分類・回帰・時系列・クラスタリング・画像・自然言語)、データの量、解釈のしやすさ、コストで選びます。

仕組み・手順

  1. 問題を ML のタスクに置き換える
  2. 既製の AI サービスや基盤モデルで足りるか確認する
  3. 表形式のデータの分類・回帰は XGBoost などの組み込みアルゴリズムから試す
  4. 時系列の予測は DeepAR など、テキスト分類は BlazingText などを検討する
  5. 解釈のしやすさが必要なら単純なモデルを選ぶ

業務での例

問い合わせの分類を、まず Bedrock の基盤モデルのプロンプトで試し、精度が足りない分野だけ、ラベル付きデータで独自の分類モデルを作る。

紛らわしい点・試験の注意

ミニクイズ

Q1. ML の専門家が少ないチームで、表のデータから分類のモデルを自動で作り、候補を比べたい。最も適切な方法はどれか。

  1. Bedrock の基盤モデルに表のデータを渡し、分類させる
  2. JumpStart の事前学習済みのモデルを選び、表のデータで微調整する
  3. SageMaker Autopilot で、前処理・アルゴリズム・チューニングを自動で試す
  4. 自動モデルチューニングで、XGBoost のハイパーパラメータを探す
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正解:C SageMaker Autopilot で、前処理・アルゴリズム・チューニングを自動で試す

Autopilot は表のデータから前処理・アルゴリズムの選択・チューニングを自動で行い、候補のモデルを比べられる。 【他の選択肢】自動モデルチューニングはアルゴリズムを選ばず、前処理も行わない。JumpStart の微調整や基盤モデルは、候補を自動で作り比べる仕組みではない。

Q2. アシスタントに使う基盤モデルを Bedrock から選びたい。最も適切な進め方はどれか。

  1. 自社の質問の評価データで、Bedrock の評価を使い品質・遅延・費用を比べる
  2. 公開のベンチマークで最も点数の高いモデルを選び、本番で確かめる
  3. 最も大きいモデルで始め、費用が問題になったら小さいものに替える
  4. Bedrock のプレイグラウンドで代表の質問を試し、印象の良いものを選ぶ
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正解:A 自社の質問の評価データで、Bedrock の評価を使い品質・遅延・費用を比べる

FM は自社のタスクのデータで、品質・遅延・費用を比べて選ぶ。Bedrock の評価で比較できる。 【他の選択肢】公開のベンチマークは自社の用途での品質を示さない。少数の試行の印象は再現できない。大きいモデルから始めると費用の要件を後回しにする。

参考リンク

2.2モデルの学習、ファインチューニング、カスタマイズ

2.2 ML と AI のソリューションのモデルをトレーニング、ファインチューニング、カスタマイズする。

概念

SageMaker の学習ジョブでモデルを学習し、自動モデルチューニング(ハイパーパラメータの最適化:ベイズ・ランダム・グリッド・Hyperband)で調整します。マネージドスポットトレーニング(チェックポイント付き)でコストを下げ、分散学習で大きなモデルを速く学習します。過学習には正則化(L1・L2)・ドロップアウト・早期終了で対処します。基盤モデルは Bedrock や JumpStart でファインチューニング・継続的な事前学習・蒸留ができます。

仕組み・手順

  1. 学習スクリプトとハイパーパラメータの探索範囲を決める
  2. 自動モデルチューニングで目的の指標を最適化する
  3. スポットトレーニングとチェックポイントで中断に備えつつコストを下げる
  4. 過学習の兆候(学習と検証の誤差の差)を見て正則化を調整する
  5. SageMaker Debugger で勾配の消失などの問題を検出する

業務での例

画像分類のモデルをマネージドスポットトレーニングで学習し、30 分ごとにチェックポイントを S3 に保存して、中断されても続きから再開する。

紛らわしい点・試験の注意

ミニクイズ

Q1. 学習データの精度は 99% だが、検証データの精度は 70% しかない。最も適切な対策はどれか。

  1. 学習率を大きくして、学習データの精度が 100% になるまで学習させる
  2. モデルをさらに大きく複雑にして、学習のエポックの数も大きく増やす
  3. 検証データを使うのをやめて、学習データの精度だけでモデルを評価する
  4. 正則化を強めるか早期終了を使い、学習データを増やすことも検討する
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正解:D 正則化を強めるか早期終了を使い、学習データを増やすことも検討する

学習の精度だけが高いのは過学習。正則化・ドロップアウト・早期終了・データの追加で汎化の性能を上げる。

Q2. 学習データでも検証データでも精度が低く、どちらも 60% 前後で止まっている。最も適切な対策はどれか。

  1. 特徴量を増やすか、より表現力の高いモデルにして、正則化を弱める
  2. 正則化をさらに強めて、モデルが学習データに合いにくいようにする
  3. 検証データを学習データに混ぜて、精度が高く見えるようにする
  4. 学習データの件数を半分に減らして、学習の時間を短くしておく
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正解:A 特徴量を増やすか、より表現力の高いモデルにして、正則化を弱める

どちらも低いのは学習の不足(アンダーフィッティング)。モデルの表現力や特徴量を増やす。

参考リンク

2.3性能を分析・評価する

2.3 ML と AI のシステムのパフォーマンスを分析および評価する。

概念

分類の評価には混同行列、精度(precision)・再現率(recall)・F1・AUC-ROC、回帰には RMSE・MAE・R²を使います。実験の追跡には SageMaker の MLflow、本番に近い検証にはシャドーテスト(本番のトラフィックのコピーで新しいモデルを試す)を使います。基盤モデルや RAG は Bedrock の評価(ナレッジベースの評価を含む)で、正確さ・関連性・忠実性を測ります。

仕組み・手順

  1. ビジネスの目的に合う評価の指標を決める
  2. 検証データで学習の結果を比べ、MLflow で記録する
  3. 過学習・未学習を学習曲線で確認する
  4. シャドーテストで本番に近い条件で比べる
  5. 生成 AI は Bedrock の評価や LLM による評価を使う

業務での例

不正検出のモデルで、見逃しの損失が大きいため再現率を重視して閾値を下げ、誤検知の増加は担当者の確認の体制で吸収する。

紛らわしい点・試験の注意

ミニクイズ

Q1. 不正の検知のモデルの混同行列を見ると、偽陰性(見逃し)が多い。モデルは変えずに見逃しを減らしたい。最も適切な調整はどれか。

  1. 評価用のデータから、見逃した取引をすべて取り除く
  2. 偽陰性の件数を、正解の件数として数え直しておく
  3. 分類のしきい値を上げて、陽性と判定する範囲を狭める
  4. 分類のしきい値を下げて、陽性と判定する範囲を広げる
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正解:D 分類のしきい値を下げて、陽性と判定する範囲を広げる

しきい値を下げると再現率が上がり見逃しが減るが、偽陽性は増える。業務の費用で決める。

Q2. 多くの実験を実行していて、どのハイパーパラメータとデータで最良の指標が出たのか分からなくなった。最も適切な方法はどれか。

  1. SageMaker Model Registry に各モデルを登録し、版の番号で比べる
  2. マネージドな MLflow で、実験ごとのパラメータと指標・成果物を記録する
  3. 学習ジョブのタグに指標の値を書き、Resource Groups で一覧にする
  4. CloudWatch Logs に学習のログを出し、Logs Insights で指標を検索する
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正解:B マネージドな MLflow で、実験ごとのパラメータと指標・成果物を記録する

MLflow の実験の追跡で、パラメータ・指標・モデルを記録し、比較と再現ができる。 【他の選択肢】Model Registry は版の管理でパラメータと指標の比較には向かない。ログの検索やタグは構造化された実験の比較にならない。

参考リンク

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