第13章ハイブリッドマルチクラウドのデジタルソリューション開発
Shallow and Deep Machine Learning Services浅い機械学習と深層学習のサービス
IoT services provided by big cloud vendors include both shallow machine learning, which has few neuron layers, and deep machine learning, which has many neuron layers. PaaS services enable application developers to leverage machine learning capabilities on the cloud. Developers can build and deploy innovative machine learning solutions without using local computers to set up and manage machine learning frameworks, such as Apache Hadoop or Spark, along with related libraries and/or tools. This includes building and deploying solutions that require using and streaming data analytics.
英語のヒント
大手クラウドベンダーのIoTサービスには、ニューロンの層が少ない浅い機械学習と、層の多い深層学習の両方が含まれる。PaaSによって、アプリケーション開発者はクラウド上の機械学習機能を活用できる。Apache HadoopやSparkなどの機械学習フレームワークと、関連するライブラリーやツールをローカルで構築・管理せずに、革新的な機械学習のソリューションを作り、配置できる。データ分析やストリーミングデータ分析を必要とするソリューションの構築・配置も含まれる。
In addition to Microsoft, AWS, GCP, and IBM Cloud also provide shallow and deep PaaS services and related capabilities.
Microsoftに加え、AWS、GCP、IBM Cloudも、浅い機械学習と深層学習のPaaSおよび関連機能を提供する。
Big Data Analytics Servicesビッグデータ分析サービス
The process of analyzing big data to find correlations, consumer preferences, market trends, and related information is referred to as big data analytics. It is important to help organizations with decision-making processes. Big data analytics processes usually require training models using data sets with a manageable number of descriptive features. As such, big data analytics requires shallow rather than deep machine learning services. Tools for big data analytics include big data analytics frameworks, machine learning libraries, and analytics machine learning tools.
英語のヒント
ビッグデータを分析し、相関、消費者の好み、市場の動向、関連情報を見つける過程を、ビッグデータ分析と呼ぶ。組織の意思決定を助ける重要な取り組みである。通常、データを記述する特徴量の数が管理可能な範囲にあるデータセットで、モデルを学習させる必要がある。そのため、ビッグデータ分析には深層学習よりも浅い機械学習のサービスが必要になる。用いるツールには、分析フレームワーク、機械学習ライブラリー、分析用の機械学習ツールがある。
Big Data Analytics Frameworks
ビッグデータ分析のフレームワーク
Various cloud vendors, including Amazon, Cloudera, Dell, Oracle, IBM, and Microsoft, offer an implementation of the Apache Hadoop or Spark stacks that are useful to support big data analytics projects. Other cloud data analytics frameworks include Amazon Elastic MapReduce (EMR), Amazon Athena, Azure HDInsight, Azure Data Lake, and Google Cloud Datalab. EMR is a useful framework to host Spark. HDInsight is similar to EMR in power, and it supports Spark, Hive, HBase, Storm, Kafka, and Hadoop MapReduce. HDInsight guarantees 99.9% availability and integrates various programming tools, such as Visual Studio, and supports various programming languages like Python, R, Java, and Scala, as well as .NET languages. As illustrated in the Azure Data Lake conceptual view (Figure 13.10), HDInsight includes all the usual Hadoop and Yarn components, such as Hadoop File System (HDFS) as well as tools that integrate other Microsoft business analytics tools such as Excel and SQL Server.
英語のヒント
Amazon、Cloudera、Dell、Oracle、IBM、Microsoftなどの事業者は、ビッグデータ分析のプロジェクトに役立つApache HadoopやSparkの技術構成を実装して提供する。ほかにもAmazon Elastic MapReduce(EMR)、Amazon Athena、Azure HDInsight、Azure Data Lake、Google Cloud Datalabなどの分析フレームワークがある。EMRはSparkを動かすのに便利である。HDInsightはEMRと同程度の処理能力を持ち、Spark、Hive、HBase、Storm、Kafka、Hadoop MapReduceに対応する。99.9%の可用性を保証し、Visual Studioなどのプログラミングツールと統合できる。Python、R、Java、Scalaや.NET系の言語にも対応する。Azure Data Lakeの概念図(図13.10)に示すように、HDInsightには、Hadoop File System(HDFS)をはじめとする一般的なHadoopとYarnの構成要素がすべて含まれる。ExcelやSQL Serverなど、Microsoftのほかの業務分析ツールを統合するツールも含まれる。

attribution: Copyright Rice University, OpenStax, under CC BY 4.0 license · CC BY 4.0 · Source出典
Figure 13.10 This graphic shows the big data analytics tools available in HDInsight with Azure Data Lake. (attribution: Copyright Rice University, OpenStax, under CC BY 4.0 license)
図13.10 Azure Data Lakeを用いたHDInsightで利用できる、ビッグデータ分析ツール。(帰属表示:著作権 Rice University、OpenStax、CC BY 4.0)
Big Data Machine Learning Libraries
ビッグデータの機械学習ライブラリー
Machine learning libraries have algorithms and functions in place to develop machine learning models needed for big data analytics. For example, Spark includes the MLlib scalable machine learning library and the GraphX API for graphs and graph-parallel computations. MLlib offers classification, regression, clustering, and recommender system algorithms. MLlib was originally built directly on top of the Spark RDD abstraction. It provides an API to specify dataframes, transformers, estimators, and a high-level API for creating ML pipelines. GraphX is a Spark component that implements programming abstractions based on the RDD abstraction. GraphX comes with a set of fundamental operators and algorithms to work with graphs and simplify graph analytics tasks. MLlib and GraphX are available to application developers via Azure ML and ML programming offerings from other cloud vendors.
英語のヒント
機械学習ライブラリーには、ビッグデータ分析に必要な機械学習モデルを開発するアルゴリズムや関数が用意されている。例えばSparkには、拡張性のある機械学習ライブラリーMLlibと、グラフおよびグラフの並列計算に用いるGraphX APIがある。MLlibは分類、回帰、クラスタリング、推薦システムのアルゴリズムを提供する。当初はSparkのRDD抽象化の上に直接作られた。データフレーム、変換器、推定器を指定するAPIや、機械学習パイプラインを作る高水準APIを備える。GraphXは、RDD抽象化に基づくプログラミングの抽象化を実装するSparkの構成要素である。グラフを扱い、分析を簡素化するための基本演算子とアルゴリズムが付属する。MLlibとGraphXは、Azure MLや、ほかの事業者の機械学習プログラミング向けサービスから利用できる。
Big Data Analytics Machine Learning Tools
ビッグデータ分析の機械学習ツール
Azure Machine Learning (ML) is a cloud portal for designing and training machine learning cloud services. Azure also provides Databricks, which is an Apache Spark–based analytics platform optimized for the Microsoft Azure cloud environment, as well as the ML.NET open-source and cross-platform machine learning framework. Amazon’s AWS machine learning service (i.e., Amazon SageMaker), like Azure ML, can be used to create a predictive model based on the training data you provide. It requires much less understanding of ML concepts than Azure ML. Its dashboard presents a previous list of experiments, models, and data sources that enables developers to define data sources and ML models, create evaluations, and run batch predictions. As illustrated in Figure 13.11, it is based on a drag-and-drop component composition model. You build a solution to a machine learning problem by dragging solution parts from a palette of tools and connecting them into a workflow graph. You then train the solution with your data. When you are satisfied with the results, you ask Azure to convert your graph into a running web service using the model you trained. The tool supports customized machine learning as an on-demand service.
英語のヒント
Azure Machine Learning(ML)は、クラウド上の機械学習サービスを設計・学習させるためのポータルである。Azureはまた、Azure環境向けに最適化したApache Sparkベースの分析プラットフォームDatabricksと、オープンソースで複数環境に対応する機械学習フレームワークML.NETも提供する。Amazon AWSの機械学習サービス、すなわちAmazon SageMakerも、Azure MLと同様、与えた学習データから予測モデルを作るのに使える。Azure MLほど機械学習の概念を理解していなくても利用できる。ダッシュボードには以前の実験、モデル、データソースの一覧が表示され、開発者はデータソースとモデルを定義し、評価を作成し、一括予測を実行できる。図13.11のように、ドラッグ&ドロップで構成要素を組み合わせる方式に基づいている。ツールのパレットから部品をドラッグし、作業の流れを表すグラフに接続して、機械学習の問題を解く仕組みを作る。その後、自分のデータで学習させる。結果に満足したら、学習済みモデルを使う稼働中のWebサービスへグラフを変換するよう、Azureに指示する。独自の機械学習を、必要に応じて使うサービスとして提供できるツールである。
Image omitted because its reuse rights could not be verified.権利の確認ができないため画像を割愛。
Figure 13.11 Azure ML is based on a drag-and-drop component composition model that enables you to build a solution to a machine learning problem. (Used with permission from Microsoft)
図13.11 Azure MLは、ドラッグ&ドロップで部品を組み合わせる方式に基づいており、機械学習の問題を解く仕組みを構築できる。(Microsoftの許可を得て使用)
This is another example of serverless computation. It does not require you to deploy and manage your VMs; the infrastructure is deployed as you need it and if your web service needs to scale up because of demand, Azure scales the underlying resources automatically.
英語のヒント
これもサーバーレス計算の一例である。利用者自身がVMを配置・管理する必要はない。インフラは必要に応じて配置され、需要のためWebサービスの規模を大きくする必要があれば、Azureが基盤となる資源を自動的に拡張する。
Amazon also provides a portal-based tool, Amazon Machine Learning, that allows you to build and train a predictive model and deploy it as a service. In addition, both Azure and Amazon provide pre-trained models for image and text analysis in the Azure Cognitive Services and the Amazon ML platform, respectively.
英語のヒント
Amazonも、予測モデルを構築・学習させ、サービスとして配置できるポータル型ツールAmazon Machine Learningを提供する。またAzureとAmazonは、画像やテキストの分析に使える事前学習済みモデルを、それぞれAzure Cognitive ServicesとAmazon MLプラットフォームで提供する。