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【Google認定MLエンジニア】Google CloudにおけるAutoML時系列予測モデル:設計と運用ガイド

1. 概要

AutoMLを活用した時系列予測モデル(forecasting models)は、ビジネス課題に対して、売上予測、在庫管理、配送時間予測、株価予測など幅広い用途に活用できます。Google Cloudでは、Vertex AI、BigQuery、Dataflowなど複数のサービスを組み合わせて、高度なMLパイプラインを構築・運用します。

2. データ準備(Preprocessing)

ETLプロセスの役割

  • Dataflow を使用して、データの前処理や欠損値処理、特徴量の変換を行います。Dataflowは、ETL(Extract, Transform, Load)プロセスに適したツールです。
  • BigQuery ML は分析には便利ですが、AutoML利用時の前処理には必須ではありません。

EXAM FOCUS:
Dataflowでデータ変換を行い、MLモデルに適した形式に整える。

CAUTION ALERT:
BigQueryでの分析機能に頼りすぎず、DataflowやVertex AIなど適切なツールを選択。


3. モデル構築・トレーニング(Model Training)

パイプラインの自動化

  • Vertex AI Pipelines を使用して、データ前処理、モデル学習、デプロイまでのプロセスを一元管理し、自動化します。これにより、再現性の高いMLワークフローが実現できます。

EXAM FOCUS:
Vertex AI Pipelinesでスケーラブルかつ再現性のあるMLパイプラインを構築。

CAUTION ALERT:
BigQuery MLやCloud Composerは限定的な用途。パイプライン全体の管理にはVertex AI Pipelinesを選択。


4. モデル評価・最適化(Model Evaluation and Optimization)

継続的な評価とチューニング

  • Vertex AI Workbench を活用して、インタラクティブな開発環境でモデルの反復的なチューニングと評価を行います。
  • ハイパーパラメータの調整にはVertex AI Experimentsが有用ですが、初期構築段階では必須ではありません。

EXAM FOCUS:
モデルの最適化と評価にはVertex AI Workbenchを活用。

CAUTION ALERT:
ハイパーパラメータチューニングに偏らず、全体の構成とパフォーマンス評価を重視。


5. モデルの監視とデバッグ(Monitoring and Debugging)

モデルのパフォーマンス監視

  • Vertex AI Model Monitoring を用いて、モデルの精度やパフォーマンスをリアルタイムでトラッキングします。これにより、パフォーマンス劣化やデータドリフトに対応できます。

デバッグ用ログ取得

  • Cloud Logging を活用して、トレーニングや推論時の詳細なログを収集し、エラーの原因を特定・デバッグします。

EXAM FOCUS:
Vertex AI Model Monitoringでモデルパフォーマンスを継続的に追跡。

CAUTION ALERT:
Cloud Loggingはデバッグ用途。モデルの構成やパフォーマンス向上には直接寄与しない。


6. 各シナリオごとの適用例(学習ポイント)

シナリオ 重要ツール・アプローチ
在庫管理の時系列予測 Vertex AI Pipelines + Model Monitoring
株価予測モデルの評価と最適化 Vertex AI Workbench + Model Monitoring
配送時間予測とデバッグ Vertex AI Pipelines + Cloud Logging
販売予測とスケーラブルな運用 Dataflow + Vertex AI Pipelines

まとめ:
Google CloudにおけるAutoML forecasting modelsでは、Dataflowでの前処理、Vertex AI Pipelinesによるワークフロー自動化、Model Monitoringによる継続的なパフォーマンス追跡、Cloud Loggingでのデバッグ体制がカギです。状況に応じてWorkbenchやExperimentsも補助的に活用しましょう。