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大規模人工ニューラルネットワーク:MapReduceに基づく深層学習

(Large-scale Artificial Neural Network: MapReduce-based Deep Learning)

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田中専務

拓海先生、お世話になります。最近、部下から「深層学習をクラウドで回せばうちの生産データを活かせます」と言われまして、正直ピンと来ておりません。そもそも大規模データを学習させる際の課題は何なのでしょうか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!結論を先に言うと、大規模データを効率よく学習するには「計算の並列化」「I/O(入出力)コストの低減」「学習手順の工夫」が重要ですよ。順を追って分かりやすく説明しますから、大丈夫、一緒に理解できますよ。

田中専務

ありがとうございます。具体的にはどの技術を使えばいいのですか。部下はMapReduceという言葉を出してきたのですが、それで何が変わるのかが分かりません。

AIメンター拓海

いい質問ですね。MapReduce(MapReduce、マップリデュース)はデータ処理を小さな単位に分けて並列処理する仕組みですよ。要点は三つあります。1)データを分割して同時に処理できる、2)並列化で総時間を短縮できる、3)既存のクラスタ(複数台の安価なサーバ)で動く、です。これによって大きなデータの学習が現実的になりますよ。

田中専務

なるほど。しかしうちの現場データはそもそも冗長で、学習しても精度が出るのか不安です。冗長データの扱いについては何か考え方はありますか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!冗長データは学習効率を下げますから、前処理で重要な特徴を抽出するか、あるいは層ごとの事前学習(pre-training、事前学習)を使って有益な表現を作ると良いです。要点は三つ、データの整理、表現の学習、並列処理の両立です。これで精度と効率のバランスが取れますよ。

田中専務

ここで確認させてください。これって要するに、MapReduceで並列に学習させて、事前学習で無駄を減らし、トータルの学習時間とコストを削れるということでしょうか。

AIメンター拓海

その通りですよ。要点を簡潔にまとめると、1)MapReduceで計算を分散して時間を短縮、2)pre-training(事前学習)で表現を整えて冗長さを低減、3)I/O(入出力)対策で実運用コストを下げる、の三点です。大丈夫、投資対効果を説明できる形に一緒に落とし込みますよ。

田中専務

実際の導入で気をつける点は何でしょうか。現場のITインフラは古いサーバとExcel中心です。大規模クラスタを一から入れるほど余力はありません。

AIメンター拓海

素晴らしい現実的な視点ですね。現実的にはクラウドのHadoop(Hadoop、データ処理のプラットフォーム)や既存のマネージドサービスを使い、段階的に移行するのが良いです。要点は三つ、段階移行、既存データの整備、小さく始めて評価することです。これなら初期投資を抑えられますよ。

田中専務

分かりました。最後に、私が会議で使える短い説明フレーズと、導入判断のポイントを整理して教えていただけますか。

AIメンター拓海

もちろんです、田中専務。要点は三つにまとめられます。1)技術的にはMapReduceで分散学習し、pre-trainingで効率を上げる、2)現場導入は段階的にマネージドサービスを使って負荷を抑える、3)まずは小さなパイロットでROI(投資対効果)を評価する、です。大丈夫、一緒に設計すれば確実に進められますよ。

田中専務

分かりました。これを私の言葉で言い直すと、MapReduceで計算を分散して学習時間を縮め、事前学習で無駄を削って精度を担保し、まずは小さく試して投資対効果を確認する、ということでよろしいですね。

監修者

阪上雅昭(SAKAGAMI Masa-aki)
京都大学 人間・環境学研究科 名誉教授

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