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hiroktsのブログ

IT開発系の勉強会の感想とか雑記とか

データ分析、人工知能、機械学習などについて最近聞きかじっていること

タイトルの通り聞きかじって、感じていることを雑にアウトプットします。多少誤りがある場合もあるのでご容赦ください。

スマートホームの技術

Amazon alexaなどロボットやセンサーを使う時代が、未来ではなく、今の話として出てきている
企業がロボットやセンサーを使う、つまり大量のデータを使う時代である

人工知能機械学習 その前に

speakerdeck.com

www.slideshare.net

Developer Summit 2017の講演資料です。上のは直接は聞けてないけど、どちらも面白かった。

とにかく今の時代は機械学習人工知能だ、といったことを考えたくなるが、その応用の前段として、大量のデータを扱うためのデータ分析の基盤が必要。
データ分析の基盤としては企業がすでにもっているデータウェアハウスなどをバッチとして利用したり、ウェブやアプリのログやロボットのセンサーデータなどのストリーミングデータをアドホックに分析できることが必要である。
そのための技術基盤として、Apache Kefkaなどのproxy技術が活用されている。
また、データを生に近いままストアしておくための仕組みとしてHDFSなどでのData Lakeを構築するためにcassandraという分散DBがすでに多くの企業で利用されている。
Data Lake周りの話ではAWSのRedshift SpectrumというS3にデータをホストするだけでSQLライクな仕組みで検索できる仕組みが最近発表されてた。
こうしたデータ分析基盤を構築するノウハウはやってるところはかなり溜まってきており、人気のアプリ等のバックエンドを支えるチームには強さみを感じる。

データ分析を語る上でのスキルセット

結局はSQLベースの分析と何ら変わりがないからそのためにSQLの知識は必須となっている。
PythonのJupyter Notebookなどで生のSQLを書いて実行し、その結果をデータフレームとして読み込んでBIとして使える形のグラフとしてレポート出力することは既に日常茶飯事である。
Jupyter Notebookからはscikit-learnなどを利用してダイレクトにクラスタリングやそこからの機械学習系のライブラリに食わせることも可能。
結局のところ、機械学習や人口知能を語る上ではpythonなどのプログラミングの知識やSQLの知識は必須になってきていると思う。

また、biz側も継続的にレポートして出てくるデータと向き合う根気が必要なので、dev x data x bizの連携が密接に連動する組織作りが一番重要ではないか?
スタディサプリの講演の受け売りですが。

センサーデータと機械学習

みんなのPython勉強会で紹介されていたというH2O.aiマシーンラーニングのプラットフォームについてのお話です。

startpython.connpass.com

MAPRテクノロジー
データエンジニア マテウスさん
ソフトウェアエンジニア マシューさん

例としてロボットの動作の異常検知をあげる
異常があるとロボットの動きがおかしくなるが、本当は異常が起きていても人間の目で分からない場合もある。
そういう異常があるかどうかを機械学習を使えばリアルタイム表示できる。

具体的には、

  1. ロボットのセンサーデータをラズベリーパイに無線データで送る
  2. ラズベリーパイからデータを分析するためにAWSクラスタに送る
  3. AWSクラスタからの出力はARのヘッドセットに出力され、リアルタイムに確認できる

H2O.aiは2の部分のAWSクラスタで処理系として使われている部分である。
データでパターンを作り、パターンを予測できる。
データがちゃんとないとモデルは役に立たない。だからデータが重要。そしてそのための仕組みづくりが重要
Apache kafkaがREST API proxyとしてメッセージキュー処理を行うのだが、そのためのRESTリクエストの仕組みはpythonのrequestsモジュールでかんたんに実装できるとのこと。

機械学習を利用したシステム構築のの実際
最初はとにかくデータを観察する。だからデータ分析ができるためにjupyterなどでのプログラミング+アドホックなデータ分析は必須。
そして、どう活用するか考えて、モデルを作る、仮説を作る。

「異常が出たら予測がほしい」

仮説はとにかく素早く検証する。検討ではなく検証。

センサーを作った人と話して、新幹線などでも使われている加速度センサーを使うことにした
普通のデータ以外の異常データが出たらすぐにわかるようにしたい

教師なしでの学習を行い、正常系の動作から変わったときに異常かどうかを判断する
おかしく見えるけど本当におかしくはない状態もある。
予測が変わったらすぐに異常を出すのではなく、ちょっと待つようにしている

デモムービーで実践が紹介されていた

Q
教師あり 教師なし学習の差はどんなものがあるのか?
A
データによってアルゴリズムと問題を見て判断する。
クラスタリングなどは教師なしのほうがいいけども、基本的には、教師ありのほうが良い
教師ありが使えるなら使うべき
教師ありでラベルを付けるのがコストがかかる
作戦としては教師なしから教師ありを考えるべき

現場では基本的に正常系データしかないことが多い

Additional
最近ではGPUでの分析に対する顧客の要求が高まっているため、このプラットフォームでも全部で使える状態を構築中。(今は一部)

「Pysparkで始めるデータ分析」

BIと機械学習についてのお話 こちらもみんなのPython勉強会です。

田中裕一さん(日本IBM全文検索エンジン R&D

PysparkはApache sparkをpythonを使って利用できる!

分析アプローチのパターン

  • 健康診断アプローチ
    BIや現状の見える化を行うためのもので、サマライズすることがメインの要求になる
    例えば、「どういう顧客が製品を使っているのか」「どういう導線」

  • 探索的アプローチ
    これはセンサーデータの例でも出てきたように、データの中身を探索するときに使う
    基礎集計、機械学習、教師なし学習などで分類
    実際のビジネスでは有料会員化のフローなどを考える。
    「無料会員がどういう経緯を経て有料会員になったのか」などを探索して分析
    離脱ユーザーのカムバックフローなども
    UIUXのためのセグメンテーションで戦略を立てる
    「女性にはこういうUIがうける」

  • 検証のためのデータ分析アプローチ
    定量的な観測
    仮説を立てて検証のフェーズで使う。
    無料の会員を有料に遷移させるためにステップアップ施策
    「通常1000円を300円で使えますよ」という施策を実行したときにどういう結果が出たのか観測する

データ分析ってどういう人がやるのか

  • データエンジニア
  • データサイエンティスト
  • ビジネスアナリスト
  • アプリ開発者

4ロールが協調してデータ分析を行う

Apache sparkとは、

大量データを分散並列インメモリのフレームワーク
大きなデータにたいしてトライアンドエラーHadoop単体では難しかったアドホックな分析が可能になっている
最近はGPUでの分析が話題になることも多いが、こちらも相当有名。

お題 ABテスト

pythonからsparkを使ってデモンストレーションを行う。
pysparkもpandasと同様にデータフレームを持っている

jupyter上でデータフレームとして読み込みを行う

得られる内容としては以下の通り

k-means法をつかってABの対象顧客を抽出

sparkではshowで先頭データを見ることができる
文字列のデータを扱うのは難しいので、MFの性別の文字を変換するなどしてコード化
なぜコード化が重要なのか -> 性別は2値だがアンケートなら数十になることもある

pysparkを使うと分散処理意識せずに使える

無作為抽出を色々工夫しながら行い、K-meansというクラスタリング ラベルデータはなく3分類する
性別利用頻度によるセグメンテーションとAB抽出

大事なのは機械学習クラスタリングして、人がデータを見て意味づけする。
そこから次の施策を考えるための分析をアドホックに行うことができるということ。
抽出のための工夫などもプログラミングのスキルは必須なんだと思う。

感じていること

人工知能機械学習は常に進化していて、ひょっとしたらプログラミングなどの領域も人工知能に置き換えられるかもしれない。
ただその中間地点として、ドメイン人工知能などを適応させる領域には常にプログラミングが必要になるんじゃないかと思う。
もう一つはdev x data x bizのチームビルディングが重要だということ。もちろん基盤も必要だろうけどそれよりもチーム。
アジャイル、顧客開発、リーン、仮説検証。それらのキーワードもしっかり自覚しておく必要があると感じている。
そういう感想をいろいろと感じられたという意味でこのPythonの勉強会やDevsumi2017に参加した意味は大きかったと思う。
結局のところ主体的に機械学習に取り組めていないという意味ではまだまだちょろあまな自覚はあるけれども。