模型工厂，让 AI 算法触手可达 | StartDT Tech Lab 05

这是奇点云全新技术专栏「StartDT Tech Lab」的第 5 期。

在这里，我们聚焦数据技术，分享方法论与实战。一线的项目经历，丰富的实践经验，真实的总结体会…滑到文末，可以看到我们的往期内容。

本篇由奇点云 Java 架构与算法架构设计专家「鱼飞」带来：

作者：鱼飞

阅读时间：约 8 分钟

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为什么需要模型工厂？

人工智能（AI）是由计算机、心理学、哲学等多学科交叉融合的交叉学科，对非 AI 算法从业者来说有着较高的门槛。即便从业者对 AI 算法有着学术研究领域上的理解，AI 算法投入实际使用并产生价值，也就是所谓的 AI 工程化，依旧困难重重：

在整个算法工程化落地的过程中，掺杂着很多与算法本身不是很相关、但与基础设施强相关的事情，比如环境搭建，资源管理，模型部署，任务监控等。谷歌开发者社区曾有研究表明，“机器学习代码是现实世界生产环境机器学习系统的核心，但它通常最多只占整个生产环境机器学习系统整体代码的 5%。”所以我们迫切的需要一套系统性的工具，来降低 AI 算法的落地门槛，真正的做到开箱即用，触手可达。

模型工厂应运而生。

图源：谷歌开发者社区-机器学习

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模型工厂能干啥？

人工智能领域的“模型”是指基于已有数据集，运行机器学习算法，所得到的推理逻辑。

模型工厂是可以生成模型的环境，也就是机器学习集成开发环境，一般包含数据处理、模型生成、模型仓库、推理部署四个阶段。

图源：奇点云 DataSimba

#1 数据处理

数据处理的目的是标准化数据，确保标准化后的数据可以作为后续各种机器学习算法的输入，减少每次训练都需要的标准化时间成本。主要操作包含样本 ID 的确定、监督信息与对应特征的关联，以及异常值和缺失值的检测和处理、数据的变换、数据特征工程等处理方法，还包括对数据集的生成、引用、存储方式转换管理等。

#2 模型生成

模型生成通过对数据集的拆分、算法和超参数的设置，对模型进行训练和验证评估，生成模型，并对应评估指标。

#3 模型仓库

模型仓库，包括导入模型、查看、版本管理、检索、删除等。把训练好的模型部署为预测服务，需要首先将模型发布到模型仓库中，进而发布为预测服务。模型仓库支持 3 种形式，包括系统预装模型、通过模型生成模块生成模型，以及按照约定格式上传本地模型。

#4 推理部署

模型仓库中的模型可以根据离线或实时的使用场景，按照模型的算法类型、框架、格式等，发布成接收新的输入数据并输出推理结果的服务，并且可以配置模型评估监控和增量学习模块。

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模型工厂的实践？

以奇点云一个零售客户为例：

我们的目标是完成线上 APP 的首页及商品详情页的推荐、流失用户预测等功能。以模型工厂的功能为基础，产品运营给出使用场景，数据开发给出对应数据，由算法开发上线算法模型，工程开发部署推理服务，这 4 个阶段可同时进行。

在环境和模型预装的基础上，只需理清业务，确认好数据接入和输出的格式和对接接口形式，就可以直接部署完成，并能够支持客户更新现有模型和增量数据训练。

下面分别对商品推荐和流失预警中的技术点进行讲解。

商品推荐：

预装的推荐算法模型分为召回和排序两个模块，其中商品召回模块，支持标签关联、热销、个性化、协同及 Embedding 相关的多路召回模式，可根据使用场景自定义商品的多路召回。排序模块可结合冷启动、实时数据、营销活动策略进行粗排、精排和重排。

图源：鱼飞

流失预警：

该问题常常被归纳为 softmax 回归问题，通过营销活动的场景，可设置查全率或查准率作为提升指标来训练模型。在此过程中，一个至关重要的问题是如何选择最优超参数。常用的超参寻优策略有穷举、随机、贪婪、贝叶斯优化等。模型工厂设置超参数空间时，可指定超参搜索模式，以平衡模型训练时间和模型提升程度。

图源：鱼飞