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実用化が進む深層学習の今- 深層学習はインダストリアル IoT に
何をもたらすのか？-
12/1, 2017
Preferred Networks, 丸山 宏
Deep Learning Lab
2
深層学習とは何か – (状態を持たない)関数
Y = f(X)X Y
顔認識など出来合いのAPIを使うのならばこの理解で十分
超多次元、（連続変数・カテゴリ変数の任意の組み合わせ）
判別・制御ならば比較的低次元、生成ならば超多次元
3
普通の関数の作り方: 例 摂氏から華氏への変換
double c2f(double c) {
return 1.8*c + 32.0;
}
入力: C
出力: F
ただし、FはCを華氏で表したもの
仕様
実装
F = 1.8 * C + 32モデル
人が持つ先験的知識
深層学習のやり方 – 訓練データを用いる
4
訓練データセット
観測
学習（ほぼ自動）
5
学習はどのように動くか (Facebook Yann LeCunによる動画)
https://code.facebook.com/pages/1902086376686983
ロボットビジョン： Amazon Picking Challenge 2016
6
2nd Place in the Picking Task
Consumer Electronics Show (CES) 2016
CESにおける自動運転デモ
8
強化学習によるシステム開発
https://research.preferred.jp/2015/06/distributed-deep-reinforcement-learning/
9
音声によるロボットのコントロール
10
Auto Coloring Application: PaintsChainer
12
汎用計算機構としての深層学習
桁違いに多いパラメタ
— 任意の多次元非線形関数を近似
疑似的にチューリング完全！
Hiroshi Maruyama
出力（超多次元）
入力（超多次元）
13
代償： 暴力的な計算リソース
1E〜100E Flops
自動運転車１台あたり1日 1TB10台〜1000台, 100日分の走行データの学習
バイオ・ヘルスケア
音声認識 ロボット/ドローン
10P〜 Flops
1万人の5000時間分の音声データ人工的に生成された10万時間の音声データを基に学習 [Baidu 2015]
100P 〜 1E Flops一人あたりゲノム解析で約10M個のSNPs100万人で100PFlops、1億人で1EFlops
10P（画像) 〜 10E（映像） Flops
学習データ：1億枚の画像 10000クラス分類数千ノードで6ヶ月 [Google 2015]
画像/映像認識
1E〜100E Flops
1台あたり年間1TB100万台〜1億台から得られたデータで学習する場合
自動運転
10PF 100EF100PF 1EF 10EF
P:PetaE:ExaF:Flops
機械学習、深層学習は学習データが大きいほど高精度になる現在は人が生み出したデータが対象だが、今後は機械が生み出すデータが対象となる
各種推定値は1GBの学習データに対して1日で学習するためには1TFlops必要だとして計算
学習を1日で終わらせるのに必要な計算リソース
14
1,024基のP100を搭載したスーパー・コンピュータを稼働
ChainerMNを使ってImageNet学習世界最高速を実現
15
https://www.preferred-networks.jp/ja/news/pr20171110
統計的機械学習の本質的限界
統計的機械学習の本質的限界 (1)
17
訓練データモデル
将来が過去と同じでないと正しく予測できない
時間軸
過去に観測されたデータに基いて学習
学習
学習済みモデルに基いて新しい値を予測
統計的機械学習の本質的限界 (2)
訓練データに現れない、希少な事象に対して無力
訓練データセット
内挿
外挿
??
機械学習はひらめかない、臨機応変な対応をしない
18
19
統計的機械学習の本質的限界 (3)
本質的に確率的
元分布 訓練データ学習済みモデル
サンプリングにバイアスが入ることは避けられない！
「100%の保証」は原理的にできない
20
機械学習の長所・短所をよく理解した上で、
皆様のビジネスの問題解決にお役立てください
ありがとうございました
21
11/8 機械学習Xソフトウェア工学
Meetup
1/18-19 情報処理学会ソフトウェア工学研究会ウィンターワークショップ
Assessment PoC Pilot Deployment Maintenance
• お客様の理解度
• ビジネス目標• 機械学習への適合度
• データの入手可能性
：
• データの量・品質は足りているか
• 期待する精度が達成できそうか：
• ビジネスプロセスへの組み込みはうまくいったか
• ビジネス目標は達成できたか：
CP1 CP2 CP3 CP4
• 性能の監視• データ・ドリフトの監視
：
機械学習工学： 典型的なシステム構築サイクル
より探索的
23
機械学習工学の課題
1. 再利用
2. 品質の担保
3. 要求の厳密化
24
Neural Network Exchange Format
訓練
ONNX
message ModelProto {
optional int64 ir_version = 1;
:
optional GraphProto graph = 7;
};
message GraphProto {
repeated NodeProto node = 1;
optional string name = 2;
repeated TensorProto initializer = 5;
optional string doc_string = 10;
repeated ValueInfoProto input = 11;
repeated ValueInfoProto output = 12;
repeated ValueInfoProto value_info = 13;
}
message TensorProto {
repeated int64 dims = 1;
optional DataType data_type = 2;
optional Segment segment = 3;
repeated float float_data = 4 [packed = true];
:
optional string name = 8;
}
message NodeProto {
repeated string input = 1;
repeated string output = 2;
optional string name = 3;
optional string op_type = 4;
repeated AttributeProto attribute = 5;
optional string doc_string = 6;
}
Node
Te
nso
r
Te
nso
r
26
機械学習工学の課題
1. 再利用
2. 品質の担保
3. 要求の厳密化
機械学習システムは、高金利クレジット！
• CACE (Changing Anything Changes Everything) 原理 – すべてが絡み合っている
• グルーコード、試験的なコード片など、すべてが将来のメインテナスの悪夢につながる
• …
https://static.googleusercontent.com/media/research.google.com/en//pubs/archive/43146.pdf
新しいタイプの脆弱性
28
https://arxiv.org/pdf/1707.08945.pdf
品質指標 –多くの場合プロセス品質指標
http://www.ipa.go.jp/files/000028859.pdf
How “safe” is this car?
… is translated into process metrics
例：どのくらいレビューに時間を割いたか？
第3者による客観的な品質指標の可能性
How “safe” is this car?
非公開の評価用データ
自動化された、第3者による評価
評価
評価結果のみを返す
31
機械学習工学の課題
1. 再利用
2. 品質の担保
3. 要求の厳密化
強化学習において、衝突のペナルティを無限大にすると？
2016/2/22
Hiroshi Maruyama
32
動かないクルマ
効用と安全性のバランスを定量的に要件として書き出す必要！
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IJCAIにおける自律性に関する議論
Keynote by Stuart Russell, “Provably Beneficial AI”
— 人：「コーヒーをとってきて」
— ロボット：スタバへ行き、列に並んでいる他の客を殺してコーヒーをとってくる
— 人の指示は常に不完全
どちらも、最適化問題における「正しい仕様のあり方」の問題を提起
34
11/8 機械学習Xソフトウェア工学
Meetup
1/18-19 情報処理学会ソフトウェア工学研究会ウィンターワークショップ
35
Thank You
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