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绝区玖--人工智能物料清单 (AI BOM)

前言
AI BOM 涵盖了从输入模型的数据到为模型提供支持的基础设施以及将 AI 从概念转化为生产的过程的一切。

但为什么我们需要人工智能物料清单?答案在于当今世界人工智能/Gen AI系统的复杂性和关键性:

  1. 透明度和可重复性:AI BOM 提供所有组件的详细清单,确保 AI 系统可审核、结果可重现且流程可清晰理解。
  2. 质量控制和风险管理:通过明确定义每个组件,AI BOM 有助于识别潜在的故障或改进点,确保更高质量、更可靠的 AI 系统。
  3. 合规性和道德考虑:随着人工智能法规的发展,拥有全面的 BOM 有助于组织在其人工智能开发过程中展示合规性和道德考虑。
  4. 资源优化:AI BOM 可以更好地跟踪和管理资源,帮助优化 AI 项目的成本和分配。
  5. 协作和知识共享:记录良好的 BOM 有助于团队成员之间更好地协作以及组织内的知识转移。

让我们深入探究 AI BOM 的复杂性,涵盖端到端 AI 堆栈、训练过程的细微差别、大规模推理的挑战、微调模型的策略以及在生产环境中运行 ML 基础架构的复杂性。我们还将探讨 AI 开发团队中知识共享的关键方面。

最后,您将彻底了解构建、部署和维护大规模 AI 系统所需的条件,并强调在 AI 生命周期的每个步骤中明确定义的 AI 物料清单的重要性。

端到端 AI 堆栈

AI 堆栈是一个由相互关联的各层组成的复杂生态系统,每一层在 AI 系统的开发和部署中都发挥着至关重要的作用。让我们分解每一层,探索其组成部分和重要性。

数据层

任何 AI 系统的基础都是数据。数据层负责收集、存储和预处理最终将训练和支持 AI 模型的信息。

数据收集和存储:

  • 来源:这可以包括网络抓取、物联网设备、用户生成的内容或专有数据库。
  • 存储解决方案:根据数据的数量和性质,存储选项可能包括传统的关系数据库、分布式文件系统(如 Hadoop)或基于云的解决方案(如 Amazon S3 或 Google Cloud Storage)。
  • 数据仓库和数据湖:对于大型 AI 项目,通常采用数据仓库(如 Snowflake 或 Amazon Redshift)或数据湖(如 Azure Data Lake 或 AWS Lake Formation)来集中和管理大量结构化和非结构化数据。

数据预处理和清理:

  • 数据清理工具:Python 中的 pandas 等库或 OpenRefine 等工具对于识别和纠正原始数据中的不一致、缺失值和错误至关重要。
  • 特征工程:此过程涉及创建新特征或转换现有特征以提高模型性能。通常使用特征工具或自定义 Python 脚本等工具。
  • 数据增强:对于某些 AI 任务,尤其是在计算机视觉领域,数据增强技术用于人为地扩展数据集。像 imgaug 或 albumentations 这样的库是流行的选择。

模型开发层

模型开发层是奇迹发生的地方——原始数据被转换成智能系统。

模型架构设计:

  • 深度学习框架:TensorFlow、PyTorch 和 Keras 是设计和实现神经网络架构最广泛使用的框架。
  • 传统 ML 库:对于非深度学习任务,scikit-learn 等库提供了广泛的算法和工具。
  • AutoML 工具:Google Cloud AutoML 或 H2O.ai 等平台可以自动化模型选择和架构设计过程的部分内容。

训练框架和库:

  • 分布式训练:Horovod 或 PyTorch Distributed 等库支持跨多个 GPU 或机器进行训练。
  • 实验跟踪:MLflow 或 Weights & Biases 等工具有助于管理和跟踪多个实验和模型版本。
  • 超参数优化:Optuna 或 Ray Tune 等库可自动查找最佳超参数的过程。

基础设施层

基础设施层提供训练和部署人工智能模型所需的计算资源。

硬件组件:

  • CPU:仍然与许多 ML 任务和数据预处理相关。
  • GPU:NVIDIA 支持 CUDA 的 GPU 是深度学习的标准,其中 A100 等模型处于领先地位。
  • TPU:Google 的张量处理单元提供了一种替代方案,尤其是在 Google Cloud 生态系统中。
  • FPGA 和 ASIC:对于专门的 AI 任务,现场可编程门阵列或专用集成电路可以提供卓越的性能和能源效率。

云端与本地基础设施:

  • 云平台:AWS、Google Cloud Platform 和 Microsoft Azure 为 AI 开发提供可扩展、按需付费的资源。
  • 内部部署解决方案:对于具有特定安全要求或现有数据中心投资的组织,内部部署基础设施仍然是一个可行的选择。
  • 混合方法:许多组织选择混合方法,根据需要利用云和内部部署资源。

部署层

模型开发完成后,需要以一种易于访问和使用的方式进行部署。

模型服务框架:

  • TensorFlow Serving:专为 TensorFlow 模型设计,可轻松部署和扩展模型。
  • NVIDIA Triton 推理服务器:一种支持多种框架模型的多功能选项。
  • KServe(以前称为 KFServing):基于 Kubernetes 的无服务器推理平台。

API 开发和管理:

  • RESTful API:Python 中的 Flask 或 FastAPI 是创建 AI 模型 RESTful 接口的流行选择。
  • gRPC:对于高性能、低延迟应用程序,gRPC 提供了 REST 的现代替代方案。
  • API 网关:Kong 或 AWS API Gateway 等工具有助于大规模管理、保护和监控 API。

人工智能开发和部署框架

朗链:

  • 价值:LangChain 提供了一个开发语言模型驱动的应用程序的框架。它简化了将多个 AI 组件链接在一起并将其与外部数据源和 API 集成的过程。
  • 用例:构建聊天机器人、问答系统和其他需要复杂推理和外部数据集成的人工智能应用程序。
  • 集成于AI BOM:将LangChain作为模型开发和部署层的关键组件,特别是对于涉及大型语言模型的项目。

骆驼指数:

  • 价值:LlamaIndex(以前称为 GPT Index)提供使用大型语言模型构建 AI 应用程序的工具,专注于数据提取和检索。
  • 用例:创建知识库、搜索引擎和问答系统,可以有效地查询和合成来自大型数据集的信息。
  • 与 AI BOM 的集成:将 LlamaIndex 列为数据准备和模型交互层中的重要工具,特别是对于处理大量非结构化数据的项目。

拥抱脸部变形金刚:

  • 价值:提供统一的 API,用于访问和微调各种预训练语言模型。
  • 用例:自然语言处理任务,例如文本分类、命名实体识别和机器翻译。
  • AI BOM 中的集成:作为模型开发层的主要资源,尤其是对于以 NLP 为重点的项目。

射线:

  • 价值:提供一个统一的框架,用于扩展 AI 和 Python 应用程序(从小型集群到大型云)。
  • 用例:机器学习的分布式计算,包括超参数调整和强化学习。
  • AI BOM 中的集成:列为基础设施层中的关键组件,特别是对于需要分布式训练或推理的项目。

MLflow:

  • 价值:一个涵盖完整机器学习生命周期的开源平台,包括实验、可重复性和部署。
  • 用例:跟踪实验、将代码打包成可重复的运行以及共享和部署模型。
  • AI BOM 中的集成:包含在模型开发层和部署层中,作为管理整个 ML 生命周期的工具。

这些框架和工具在现代 AI 开发中发挥着至关重要的作用,使开发人员能够构建更复杂、更高效、更可扩展的 AI 系统。通过将它们纳入 AI 物料清单,组织可以确保全面了解成功 AI 项目所需的所有组件。

在 AI BOM 中记录这些工具时,需要注意:

  • 版本号和兼容性要求
  • 针对特定项目进行的任何自定义扩展或修改
  • 与 AI 堆栈中其他组件的集成点
  • 特定于您的组织的使用模式和最佳实践

通过将这些框架和工具纳入 AI BOM,组织可以更好地管理依赖关系、简化开发流程并确保不同 AI 项目之间的一致性。

监控维护层

最后一层确保部署的模型继续按预期运行,并可根据需要进行更新。

性能监控工具:

  • Prometheus:一个开源监控系统,常与Grafana结合使用,实现可视化。
  • Datadog:一种基于云的监控解决方案,提供特定于 AI 的指标和警报。
  • 定制监控解决方案:许多组织根据其特定需求和 KPI 开发定制监控工具。

模型更新和版本控制:

  • 模型注册表:MLflow 模型注册表或 Amazon SageMaker 模型注册表有助于管理不同版本的模型。
  • 持续集成/持续部署(CI/CD):GitHub 或 GitLab CI 等工具支持更新模型的自动测试和部署。
  • A/B 测试框架:Optimizely 等平台或自定义解决方案允许控制新模型版本的推出和比较。

端到端 AI 堆栈是一个由工具、平台和流程组成的复杂生态系统。每一层都在将原始数据转换为可大规模部署和维护的智能系统方面发挥着至关重要的作用。在本文中,我们将探讨这些组件如何在训练过程中结合在一起,以及它们如何支持推理和微调操作。

深入探究训练流程

训练过程是将原始数据转换为功能性 AI 模型的过程。这个过程是迭代的,通常需要多轮改进才能达到最佳性能。让我们详细探讨每个阶段。

训练数据准备

在开始任何模型训练之前,必须正确准备数据。此阶段至关重要,因为数据的质量直接影响模型的性能。

  • 数据清理:删除或更正数据集中的不一致、重复和错误。通常使用 Python 中的 pandas 或 OpenRefine 等工具来实现此目的。
  • 数据规范化:将数值特征缩放到标准范围(例如 0 到 1),以确保所有特征对模型的贡献相同。Scikit-learn 的预处理模块为此提供了各种缩放器。
  • 编码分类变量:将分类数据转换为数字格式。技术包括独热编码、标签编码或实体嵌入等更高级的方法。
  • 处理缺失数据:根据缺失数据的性质和程度,决定是否填补缺失值或删除不完整的记录。
  • 数据增强:对于图像或文本数据,增强技术可以人为地扩展数据集,从而提高模型的泛化能力。imgaug 或 nlpaug 等库在这里很有用。

模型选择与架构设计

选择正确的模型架构是一个关键的决定,它取决于当前的问题、可用的数据和期望的结果。

  • 问题分析:明确定义问题(分类、回归、聚类等)并评估数据的特征。
  • 模型探索:考虑各种模型类型,从简单的线性模型到复杂的深度学习架构。对于许多任务来说,以较简单的模型作为基线可能会有所帮助。
  • 迁移学习:对于深度学习任务,利用预先训练的模型(如用于 NLP 的 BERT 或用于计算机视觉的 ResNet)可以显著加快开发速度并提高性能。
  • 自定义架构设计:对于特殊问题,可能需要设计自定义神经网络架构。这涉及确定层数和类型、激活函数以及整体网络结构。
  • 模型比较:实施并比较多个模型以找到最佳表现。AutoML 工具可在此探索阶段提供帮助。

超参数调整

超参数是模型的可配置方面,并非从数据中学习而来。调整这些参数可以显著影响模型性能。

  • 关键超参数的识别:根据模型类型,这些可能包括学习率、批量大小、层数、丢失率等。

调整策略:

  • 网格搜索:通过超参数空间的手动指定子集进行详尽搜索。
  • 随机搜索:对超参数的随机组合进行采样,通常比高维空间的网格搜索更有效。
  • 贝叶斯优化:使用概率模型智能地选择下一组要评估的超参数。
  • 自动化调整工具:Optuna、Ray Tune 或 HyperOpt 等库可以自动执行大部分此类过程。
  • 交叉验证:使用 k 折交叉验证等技术确保超参数选择能够在数据的不同子集上很好地推广。

分布式训练技术

对于大型语言模型 (LLM) 或数据集,跨多个 GPU 或机器进行分布式训练变得必要。

  • 数据并行:同一模型在多个设备上复制,每个设备处理不同的数据子集。然后汇总结果。
  • 模型并行性:模型的不同部分分布在多个设备上。这对于太大而无法装入单个设备内存的模型非常有用。
  • 管道并行:一种混合方法,其中模型的不同阶段放在不同的设备上,数据以管道方式流过。

分布式训练框架:

  • Horovod:一个与 TensorFlow、Keras、PyTorch 和 MXNet 配合使用的开源框架。
  • PyTorch 分布式:PyTorch 中原生的分布式训练支持。
  • TensorFlow 分发策略:TensorFlow 用于分布式训练的内置工具。

训练优化策略

优化训练过程可以实现更快的收敛并提高模型性能。

  • 学习率调度:学习率衰减或循环学习率等技术可以提高训练稳定性和最终模型性能。
  • 梯度累积:当内存限制阻止使用大批量时很有用,此技术在更新权重之前在多次前向/后向传递中累积梯度。
  • 混合精度训练:对某些操作使用较低的精度(例如 16 位浮点数)可以加快训练速度,尤其是在为此设计的现代 GPU 上。
  • 梯度剪切:当梯度超过阈值时,通过缩放梯度来防止爆炸。
  • 早期停止:监控验证性能并在其开始下降时停止训练可以防止过度拟合。
  • 正则化技术:L1/L2 正则化、dropout 或批量标准化等方法有助于防止过度拟合并提高泛化能力。

训练过程既是一门艺术,也是一门科学,需要对数据、模型架构和优化过程有深入的理解。它通常涉及多次迭代,每轮的见解都会为下一轮提供参考。使用 MLflow 或 Weights & Biases 等工具正确记录实验对于可重复性和迭代改进至关重要。

随着模型变得越来越复杂,数据集越来越大,高效且可扩展的训练过程的重要性也与日俱增。这引出了我们的下一个主题:如何使用经过训练的模型进行大规模推理。

大规模推理

模型训练完成后,下一个挑战是部署该模型,以便高效、大规模地对新数据进行预测。这个过程称为推理,它有自己的一套考虑和优化措施。

推理优化技术

优化推理模型通常涉及与训练期间使用的策略不同的策略。

  • 模型量化:降低模型权重的精度(例如从 32 位到 8 位整数)可以显著减小模型大小并提高推理速度,而且通常对准确性的影响很小。
  • 工具:用于移动部署的 TensorFlow Lite、PyTorch 的量化功能。
  • 模型修剪:从模型中去除不必要的权重甚至整个神经元可以减少其尺寸和计算要求。
  • 技术:基于幅度的修剪、结构化修剪。
  • 知识提炼:训练较小的“学生”模型来模仿较大的“老师”模型,有可能以更低的计算成本实现类似的性能。
  • 模型编译:将模型转换为针对特定硬件优化的格式。
  • 示例:适用于 NVIDIA GPU 的 TensorRT、适用于 Apple 设备的 CoreML。

推理硬件加速

不同的硬件选项在性能、成本和能源效率之间提供各种权衡。

  • GPU:虽然 GPU 通常与训练相关,但它在推理方面也非常有效,尤其是对于批处理。
  • NVIDIA 的 TensorRT:一个高性能深度学习推理平台。
  • CPU:具有高级矢量指令(如 AVX-512)的现代 CPU 对于某些类型的模型来说可以非常有效。
  • 英特尔的 OpenVINO:针对英特尔 CPU 的优化工具包。
  • TPU:谷歌定制设计的 AI 加速器,可通过 Google Cloud 获得,可为训练和推理提供高性能。
  • FPGA 和 ASIC:对于专门的应用,它们可以提供最高的性能和能源效率。
  • 例如:英特尔的 Nervana NNP-I、谷歌的 Edge TPU。

批量推理与实时推理

批量和实时推理之间的选择取决于具体的用例和性能要求。

批量推理:

  • 适用于可以在大群体中进行预测的应用。
  • 通常在吞吐量方面更高效。
  • 示例:隔夜信用风险评估、批量图像分类。

实时推理:

  • 对于需要立即响应的应用程序来说是必需的。
  • 挑战包括管理延迟和处理可变负载。
  • 例如:推荐系统、自动驾驶汽车控制系统。

混合方法:

  • 微批处理:将请求分成小批次以平衡延迟和吞吐量。
  • 预测扩展:使用 ML 预测负载并主动扩展资源。

边缘推理注意事项

将模型部署到边缘设备(如智能手机或物联网设备)带来了独特的挑战和机遇。

边缘模型优化:

  • 量化和修剪等技术变得更加重要。
  • 通常使用 TensorFlow Lite 或 ONNX Runtime 等专用格式。

边缘专用硬件:

  • 现代智能手机中的移动 GPU、NPU(神经处理单元)。
  • 专用边缘 AI 芯片,例如 Google 的 Edge TPU 或 NVIDIA 的 Jetson 系列。

离线功能:

  • 确保模型无需持续的互联网连接即可运行。
  • 定期模型更新和数据同步的策略。

隐私和安全:

  • 边缘推理可以通过将敏感数据保存在本地来帮助解决数据隐私问题。
  • 实施安全区域或加密模型来保护知识产权。

扩展推理操作需要仔细考虑延迟、吞吐量、成本和能效之间的权衡。硬件、软件优化和部署策略的选择应以应用程序的特定要求和操作环境的限制为指导。

随着人工智能系统变得越来越复杂,并被部署到越来越关键的应用中,针对特定领域微调模型或适应不断变化的条件的能力变得越来越重要。这引出了我们的下一个主题:微调策略。

微调策略

微调是人工智能开发中的关键过程,它允许预先训练的模型适应特定任务或领域。这种方法利用大型通用模型中获取的知识,并将其定制为更专业的应用程序。

迁移学习方法

迁移学习是大多数微调策略的基石,允许将一项任务的知识应用到另一项任务中。

特征提取:

  • 使用预先训练的模型作为固定的特征提取器。
  • 仅基于这些特征训练新的分类器。
  • 当新任务与原始任务相似且数据集较小时很有用。

微调整个模型:

  • 更新预训练模型中的所有(或大部分)权重。
  • 需要更多的数据和计算资源。
  • 当新任务与原始任务有显著差异时可以带来更好的表现。

逐层微调:

  • 从上到下逐渐解冻并微调各层。
  • 有助于防止彻底忘记在原始任务中学到的有用功能。

适配器:

  • 在冻结的预训练模型的层之间添加小型、可训练的模块。
  • 参数和计算效率高,尤其适用于多任务学习。

特定领域微调

将模型适应特定领域通常需要专门的方法。

领域适应技术:

  • 对抗性训练以对齐源域和目标域之间的特征分布。
  • 梯度反转层用于学习域不变特征。

定制数据增强:

  • 创建特定领域的数据增强技术以提高泛化能力。
  • 例如:对于医学成像,模拟不同的成像条件或病理。

课程学习:

  • 从简单的例子开始进行微调,然后逐渐引入更困难的例子。
  • 可以提高收敛性和最终性能,特别是在复杂领域。

小样本学习和零样本学习

这些技术旨在使模型适应很少或没有特定任务的训练数据的新任务。

小样本学习:

  • 元学习方法,例如 MAML(与模型无关的元学习)。
  • 用于学习度量空间的原型网络。
  • 基于优化的方法,学习良好的模型初始化以实现快速适应。

零样本学习:

  • 利用语义嵌入来推广到未知类别。
  • 在大型语言模型中进行提示工程即可执行新任务,无需进行明确的微调。
  • 对比学习技术可以创建更具普遍性的表示。

持续学习和模型更新

在许多现实场景中,随着新数据的出现而不断更新模型的能力至关重要。

在线学习:

  • 随着新数据流入,实时更新模型的技术。
  • 挑战包括在学习新任务的同时保持旧任务的表现。

增量学习:

  • 无需完全重新训练即可为模型添加新功能的方法。
  • 弹性重量巩固(EWC)以防止灾难性的遗忘。

定期再培训:

  • 何时以及如何使用积累的新数据重新训练模型的策略。
  • 模型更新的版本控制和 A/B 测试。

联邦学习:

  • 使用来自多个分散的边缘设备或服务器的数据更新模型。
  • 通过不共享原始数据来保护隐私。

微调不仅仅是为了提高模型性能,它还旨在使 AI 系统更具适应性、效率更高,并更适合特定的实际应用。随着该领域的发展,我们可以期待看到更复杂的微调技术,这些技术可以让 AI 模型在适应新任务和新领域时具有更大的灵活性和效率。

大规模运行 ML 基础设施

随着组织越来越依赖人工智能和机器学习,大规模运行机器学习基础设施的挑战变得至关重要。这不仅涉及处理大量数据和复杂模型,还涉及确保可靠性、效率和成本效益。

可扩展性挑战

与传统软件系统相比,扩展 ML 基础设施面临着独特的挑战。

计算强度:

  • ML 工作负载(尤其是在训练期间)可能极其耗费计算资源。
  • 解决方案:GPU 集群、分布式训练框架、云爆发以满足峰值需求。

数据管理:

  • 高效处理大型数据集,确保快速进行训练和推理。
  • 解决方案:分布式文件系统(例如 HDFS)、对象存储(例如 S3)、数据湖屋架构。

模型部署:

  • 提供低延迟、高吞吐量的模型。
  • 解决方案:模型服务平台(例如 TensorFlow Serving、NVIDIA Triton)、无服务器架构。

实验管理:

  • 跟踪和重现大量实验和模型版本。
  • 解决方案:MLflow、权重和偏差、自定义实验跟踪系统。

资源管理和编排

高效的资源分配和管理对于实现具有成本效益的扩展至关重要。

用于机器学习的 Kubernetes:

  • 协调容器化的 ML 工作负载。
  • Kubeflow 等工具在 Kubernetes 上提供端到端 ML 平台。

自动资源扩展:

  • 根据工作负载动态调整资源。
  • 云原生解决方案,例如 AWS Auto Scaling 或自定义扩展脚本。

作业调度:

  • 在可用资源中高效地排队和执行 ML 作业。
  • Apache Airflow 或 Argo Workflows 等用于复杂 ML 管道的工具。

GPU共享和虚拟化:

  • 最大限度地提高多个作业或用户中的 GPU 利用率。
  • 像 NVIDIA MIG(多实例 GPU)或时间分片解决方案这样的技术。

成本优化策略

ML 工作负载可能非常昂贵,因此成本优化是一个关键问题。竞价型实例和可抢占式虚拟机:

  • 利用低成本、可中断的云实例来实现容错工作负载。
  • 需要仔细的工作设计和检查点策略。

适当规模的资源:

  • 将实例类型与工作负载要求相匹配。
  • 定期审计和调整资源配置。

存储分层:

  • 对不同的数据访问模式使用适当的存储类。
  • 自动化数据生命周期管理,在各层之间移动数据。

模型优化:

  • 量化和修剪等技术可以降低推理成本。
  • 探索更高效的模型架构。

安全性和合规性注意事项

由于机器学习系统经常处理敏感数据,因此安全性和合规性是关键问题。

数据加密:

  • 对静态和传输中的数据进行加密。
  • 使用密钥管理服务来增强安全性。

访问控制:

  • 实现数据和模型的细粒度访问控制。
  • 针对 ML 平台的基于角色的访问控制 (RBAC)。

模型安全性:

  • 防止模型反转和成员推理攻击。
  • 差异隐私等技术可以增强数据集隐私。

合规框架:

  • 遵守 GDPR、HIPAA 或行业特定标准等法规。
  • 实施合规性报告的审计和日志记录。

MLOps 最佳实践

MLOps 是将 DevOps 原则应用于 ML 系统的实践,对于大规模运行 ML 基础设施至关重要。

机器学习的持续集成/持续部署 (CI/CD):

  • 自动化模型训练、验证和部署过程。
  • 诸如 Jenkins、GitLab CI 之类的工具,或诸如 AWS SageMaker Pipelines 之类的云原生解决方案。

监控和可观察性:

  • 跟踪模型性能、数据漂移和系统健康状况。
  • 实施异常或性能下降警报系统。

版本控制:

  • 管理数据、代码和模型的版本。
  • 用于数据集的 DVC(数据版本控制)、用于代码的 Git 和用于训练模型的模型注册表等工具。

文档和可重复性:

  • 确保 ML 管道的所有方面都有详细记录且可重现。
  • 使用 Jupyter Notebooks 等工具进行交互式文档编写。

测试和验证:

  • 实施单元测试、集成测试和特定模型的测试。
  • 持续监控生产中的模型性能。

大规模运行 ML 基础设施需要采取综合方法,考虑计算资源、数据管理、模型部署、成本优化、安全性和运营最佳实践。随着组织越来越依赖 AI 和 ML,高效扩展这些系统的能力成为一项关键的竞争优势。

大规模管理 ML 基础设施的复杂性凸显了 AI 团队内知识共享和协作的重要性,这引出了我们的下一个主题。

知识共享与协作

有效的知识共享和协作对于成功至关重要。这些做法不仅可以加速发展,还有助于构建更强大、更具创新性的人工智能系统。

文档和知识管理

适当的文档是人工智能团队有效知识共享的基础。

代码文档:

  • 使用 Sphinx 或 Doxygen 等工具从代码注释生成文档。
  • 实现一致的文档字符串格式(例如,Google 风格、NumPy 风格)以提高可读性。

实验跟踪:

  • 详细记录实验设置、超参数和结果。
  • 使用 MLflow 或 Weights & Biases 等工具自动捕获实验元数据。

模型卡:

  • 创建标准化模型卡,详细说明模型的目的、性能、局限性和道德考虑。
  • 遵循 Google 的模型卡或 IBM 的 FactSheets 等计划所概述的最佳实践。

知识库:

  • 维护内部 wiki 或知识库,以分享最佳实践、经验教训和故障排除指南。
  • 可以使用 Confluence、GitLab Wikis 或自定义解决方案等工具来实现此目的。

版本控制系统:

  • 使用 Git 进行代码版本控制,并使用 GitHub 或 GitLab 等平台进行协作开发。
  • 实施针对 AI 开发量身定制的分支策略和代码审查流程。

总结一下:

从基础数据层到模型训练的复杂性,从部署策略到扩展基础设施,每个元素在人工智能生命周期中都发挥着至关重要的作用。

我们讨论的 AI BOM 包括:

  1. 端到端 AI 堆栈:包括数据、模型开发、基础设施、部署和监控层。
  2. 训练过程:详细说明数据准备、模型选择、超参数调整和优化策略。
  3. 大规模推理:涵盖优化技术、硬件加速和部署注意事项。
  4. 微调策略:探索迁移学习、特定领域的适应性和持续学习方法。
  5. 大规模 ML 基础设施:解决可扩展性、资源管理、成本优化和 MLOps 实践。
  6. 知识共享与协作:强调文档、工具和社区参与的重要性。

通过了解和记录每个组件,组织可以构建更透明、更高效、更强大的 AI 系统。这份全面的 AI BOM 可作为开发蓝图、质量保证工具和持续改进框架。

展望未来,AI 物料清单将继续发展,融入新技术、新方法和最佳实践。这将引出我们下一节关于未来趋势和挑战的内容。

未来趋势与挑战

随着通用人工智能领域的持续快速发展,人工智能物料清单必须适应新兴趋势并应对新挑战:

  1. 道德人工智能和负责任的发展:未来的人工智能 BOM 可能会包括有关公平性评估、偏见缓解策略和透明度措施的更详细文档。
  2. 人工智能监管与合规:随着法规的发展,人工智能 BOM 将需要纳入合规清单和审计机制,以确保遵守法律和道德标准。
  3. 边缘 AI 和联合学习:BOM 将扩展到包括边缘设备规范和联合学习协议,反映向分布式 AI 系统的转变。
  4. AutoML 和 AI 民主化:随着 AI 变得越来越容易获得,BOM 可能需要考虑自动模型生成和简化的开发流程。
  5. 量子机器学习:随着这项技术的成熟并在人工智能领域找到应用,未来的 BOM 可能包括量子计算资源和算法。
  6. 环境考虑:随着环境问题日益严重,能源消耗指标和碳足迹评估可能会成为 AI BOM 的标准组成部分。
  7. 可解释的人工智能(XAI):使人工智能决策更具可解释性的技术和工具可能会成为人工智能 BOM 的关键部分。

这些趋势将影响我们概念化和记录人工智能系统的方式,使得人工智能物料清单成为管理日益复杂的人工智能开发和部署的关键工具。

结论

AI 物料清单涵盖了庞大而复杂的技术、流程和实践生态系统。从基础数据层到复杂的模型训练和部署,从扩展基础设施的挑战到知识共享和协作的关键方面,AI 开发需要采取整体和多学科的方法。

人工智能的成功不仅仅依赖于尖端算法或强大的硬件。它需要对整个堆栈有深入的了解,从数据管理到模型服务,以及优化每个组件的性能、成本和可扩展性的能力。

此外,人工智能的快速创新步伐也要求企业形成一种持续学习和适应的文化。企业必须营造一种自由分享知识、鼓励协作、将道德考量置于开发工作首位的环境。

人工智能领域继续以惊人的速度发展,带来了新的机遇和挑战。通过了解人工智能物料清单的方方面面,从业者和组织可以更好地驾驭这一复杂局面,推动创新,同时构建强大、可扩展且负责任的人工智能系统。

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标签: 机器学习 学习 ai

本文转载自: https://blog.csdn.net/RamendeusStudio/article/details/140323692
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