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Apache Spark上でのデータ・モデル並列を用いた分散スケーラブルな深層学習フレームワーク

(A Data and Model-Parallel, Distributed and Scalable Framework for Training of Deep Networks in Apache Spark)

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田中専務

拓海先生、お忙しいところ失礼します。最近、部下に「Sparkで分散学習をやれる論文がある」と言われまして、何が企業で使える要点なのかがわかりません。投資対効果の観点から端的に教えていただけますか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!大丈夫、簡単にまとめますよ。結論は三つです。一、安価なCPUクラスタで大きなモデルと大量データを学習できる。二、データ並列とモデル並列を両方実装している点が特徴。三、GPUファームに比べコスト効率が高くなる可能性があるのです。

田中専務

要するに、うちのような昔ながらの工場でも今のPCを並べれば同じことができる、という理解で合っていますか。現場の負荷や通信の遅延が心配です。

AIメンター拓海

いい確認ですね!概念としてはその通りです。ただし注意点があります。ここで言う「並べる」は単に機械を増やすだけでなく、データ並列(data parallelism)とモデル並列(model parallelism)を適切に組み合わせて通信と計算を最適化することが必要なのです。

田中専務

それって要するに、データを分けて同じ計算を並行してやる方式と、モデル自体を分けて計算する方式の両方を使えるということですか?

AIメンター拓海

まさにその通りですよ。素晴らしい着眼点ですね!噛み砕くと、データ並列は大量のサンプルを分散して学習速度を上げる仕組みであり、モデル並列は一つの巨大なモデルを複数のノードで分割して保持し処理する仕組みです。両者を組み合わせると、データ量とモデルサイズの双方に対処できます。

田中専務

Sparkを使う利点は何でしょうか。うちの現場はクラウドが苦手でオンプレ寄りですから、その点が気になります。

AIメンター拓海

良い視点です。Sparkの強みはオープンソースで汎用的なバッチ処理基盤である点です。既存のオンプレクラスタに導入しやすく、特別なGPUや高価なソフトウェアに依存しないためトータルコストを抑えやすいのです。導入のハードルが低いから現場向きと言えます。

田中専務

運用や保守の面で気をつける点はありますか。現場のIT担当は少人数で専門知識も限られています。

AIメンター拓海

そこが重要です。要点は三つです。まず、最初は小規模クラスタでPoCを走らせて効果を確かめる。次に、モデル並列は通信設計が難しいため、通信帯域やスケジューリングを意識した設計が必要です。最後に、既存のSpark運用ノウハウを活かすと保守の負担は抑えられます。

田中専務

分かりました。では社内会議では「PoCで検証」「通信制御を重視」「既存運用を活かす」という三点を押し出して進めます。これって要するに、コストを抑えつつ段階的に導入する、ということですね?

AIメンター拓海

その理解で完璧ですよ。素晴らしい着眼点ですね!一緒に進めれば必ずできますよ。最後に今の要点を田中専務ご自身の言葉でまとめていただけますか。

田中専務

分かりました。要は高価なGPUをそろえる前に、まずは手持ちのPCでSparkを使った小さな検証をして、効果と通信面の課題を見極め、それから段階的に拡大するということですね。これなら経営判断もしやすいです。

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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