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ブログ · Mirko Peters

Azure Machine Learning のコンピューティング オプション: インスタンス、クラスター、サーバーレスの比較

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Azure Machine Learning のコンピューティング インスタンス、コンピューティング クラスター、サーバーレス オプションを比較し、クラウドのコストとワークフローのパフォーマンスを最適化する方法を解説します。

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Cover: Azure Machine Learning - Simply Explained

クラウドで予測モデルを構築する際は、適切なハードウェア構成を選ぶことが極めて重要です。このガイドでは、Azure Machine Learning のコンピューティング オプション、具体的にはコンピューティング インスタンス、クラスター、サーバーレス環境について検討し、プロジェクトのパフォーマンス、チームの生産性、クラウドの支出のバランスを取るための方法を解説します。

重要なポイント

  • コンピューティング インスタンスは、対話型のコーディングとテストを行うための、クラウド上の個人用ワークステーションとして機能します。
  • コンピューティング クラスターは、トレーニング ジョブが入ってくると自動的にスケールアウトし、コストを抑えるためにゼロまでスケールインします。
  • サーバーレス コンピューティングを使用すると、基盤となる仮想マシンやインフラストラクチャを管理することなく、ワークロードを実行できます。
  • 適切なコンピューティングの種類を選ぶことは、クラウドの請求額とリソース管理の効率に直接影響します。

Azure Machine Learning のコンピューティング リソースについて

機械学習の取り組みを始めるとき、アルゴリズムはデータを処理してパターンを見つけるために十分な処理能力を必要とします。Microsoft クラウドにおけるコンピューティングとは、数百万回の数学的計算を実行するために秒単位で利用される、CPU や GPU といった物理的な処理能力を指します。この処理能力をどのようにプロビジョニングして管理するかによって、効率的なプロジェクトになるか、予想外に高額な月次のクラウド請求が発生するかが決まります。

このプラットフォームでは、管理インターフェイスと重い処理を分けて考えます。ワークスペースがコード、データセット、実験の履歴を整理する一方で、実際の重い処理を担うのはコンピューティング層です。機械学習プロジェクトは、軽量な探索的データ分析から大規模なディープラーニングのトレーニングまで幅広いため、Azure はプロジェクトのライフサイクルの各段階に合わせて、異なるコンピューティングのカテゴリを用意しています。

コンピューティング インスタンス: クラウド上の作業場

コンピューティング インスタンスは、個々のユーザーに割り当てられた、クラウド上の単一の仮想マシンとして機能します。ブラウザーベースのノートブック インターフェイス内で、コードを書き、スクリプトをテストし、データセットを分析する個人用の作業台と考えるとよいでしょう。

コンピューティング インスタンスを使用する場合

コンピューティング インスタンスは、プロジェクトの初期の探索段階に最適です。大規模なデータフレームでノート PC のメモリを使い切るのではなく、必要な CPU や GPU の仕様を備えたクラウド マシンを起動できます。ストレージを接続し、対話型の Python コードを実行して、データ変換をリアルタイムで可視化できます。

インスタンスのコスト管理

初心者にとって最大の落とし穴は、コンピューティング インスタンスを夜間も起動したままにしておくことです。Azure はアクティブなハードウェアを秒単位で課金するため、アイドル状態のマシンは気付かないうちに予算を消費してしまいます。これを防ぐために、管理者は自動アイドル シャットダウンの設定を構成する必要があります。キーボードから離れると作業台はスリープ状態になり、戻るまでコンピューティングの課金は止まります。

コンピューティング クラスター: 高負荷処理を担うチーム

インスタンスが一度に1人のユーザーのコーディング用に作られているのに対し、コンピューティング クラスターは実行処理のために設計されています。コンピューティング クラスターは、ワークロードの需要に応じて動的にスケールできる、管理された仮想マシンのグループです。

動的スケーリングの動作

トレーニング ジョブを送信すると、クラスターが必要なノードを自動的にプロビジョニングし、計算処理を複数のマシンに並列に分散して、コードを素早く実行します。ジョブが完了すると、クラスターは規模を縮小します。最小ノード数を 0 に設定しておけば、アクティブなトレーニング ジョブが実行されていないときにクラスターの料金は一切かかりません。

チームでのコラボレーションと共有リソース

クラスターは、複数のデータ サイエンティストや開発者が互いの作業を妨げることなく高性能なハードウェアを利用する必要がある共同作業の環境で真価を発揮します。開発者ごとに高価な物理ハードウェアを購入する代わりに、チームはワークスペースを通じて一元管理される 1 つのスケーラブルな Azure コンピューティング クラスターを共有できます。

サーバーレス コンピューティング: マネージド インフラストラクチャ

サーバーレス コンピューティングは、クラウドの抽象化をさらに一歩進めたものです。サーバーレス オプションでは、自動化された機械学習の実験やバッチ推論の実行などのジョブを送信するだけで、仮想マシンを直接操作することはありません。

プラットフォームが裏側で必要なリソースをプロビジョニングし、タスクを実行して、すぐに破棄します。この方式では、インフラストラクチャの管理をユーザーの手から完全に取り除けます。ユーザーはビジネス上の課題を明確にし、適切なデータを用意することに専念すれば、基盤となる仕組みはクラウド基盤が処理します。

コンピューティングの種類ごとのコスト最適化

Azure 機械学習のインフラストラクチャを使いこなすには、タスクに適したリソースを選ぶことが重要です。基本的な Python スクリプトを書くためだけに、GPU を搭載した高価なコンピューティング インスタンスを使うのは予算の無駄です。逆に、性能の低いハードウェアで大規模なニューラル ネットワークをトレーニングしようとすると、深刻なボトルネックに悩まされることになります。

プラットフォームを初めて試すなら、必ずスタートアップ クレジットを活用してください。そのうえで、厳格なガバナンスの習慣と組み合わせましょう。ワークベンチにはアイドル時の自動シャットダウンを設定し、クラスターの最小数は 0 に設定します。クラウドのコンピューティングを、恒久的な設備ではなく借り物の機材のように扱うことで、コストを予測しやすく保てます。

まとめ

対話型インスタンス、スケーラブルなクラスター、完全に抽象化されたサーバーレス環境のいずれであっても、用途に合ったコンピューティングの種類を選ぶことで、機械学習プロジェクトのパフォーマンスとコスト効率の両方を確保できます。ワークスペース、データ資産、モデルのデプロイの基礎概念をさらに詳しく知りたい場合は、M365 FM Podcast の エピソード全編を聴いて、専門家の知見と実践的な戦略をご覧ください。

よくある質問

Azure ML のコンピューティング インスタンスとクラスターの主な違いは何ですか?

コンピューティング インスタンスは、対話型の開発とテストのために設計された単一の専用仮想マシンです。コンピューティング クラスターは複数の仮想マシンをまとめたスケーラブルなグループで、重い並列トレーニング ジョブを処理するために自動的に拡張され、アイドル時には再び縮小します。

Azure Machine Learning のサーバーレス コンピューティングはどのように動作しますか?

サーバーレス コンピューティングを使うと、基盤となる仮想マシンをプロビジョニング、構成、管理することなく、機械学習ジョブをプラットフォームに直接送信できます。インフラストラクチャは Azure が裏側ですべて処理します。

アイドル状態の Azure ML コンピューティング インスタンスによる想定外のコストを防ぐにはどうすればよいですか?

コンピューティング インスタンスにアイドル シャットダウンの設定を行い、離席時に自動的に停止するようにすること、そしてトレーニング クラスターの最小ノード数を 0 に設定することで、想定外の請求を防げます。

Azure Machine Learning サービスのソフトウェア ライセンス料は必要ですか?

いいえ。Azure Machine Learning プラットフォーム自体にソフトウェア ライセンス料は発生しません。料金は、プロジェクトが実際に使用する基盤のハードウェア リソース、ストレージ、および補助的なクラウド サービスに対してのみ支払います。

Entities in this article

Azure Machine Learning Machine learning Virtual machine Fabric workspace Python Azure Functions

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