Onlinevorhersagen mit scikit-learn

In diesem Beispiel wird ein Modell zur Vorhersage des Einkommensniveaus einer Person basierend auf dem Census Income Data Set (Dataset zur Einkommenserhebung) trainiert. Nachdem Sie das Modell lokal trainiert und gespeichert haben, stellen Sie es auf AI Platform Prediction bereit und senden Anfragen, um Onlinevorhersagen zu erhalten.

Sie können scikit-learn-Pipelines in AI Platform Prediction bereitstellen. Bevor Sie das Training mit einem Estimator beginnen, können Sie mit dem Pipelinemodul in scikit-learn mehrere Datentransformationen anwenden. Dies umfasst mehrere Schritte der Datenverarbeitung und bei jedem Schritt werden dieselben Trainingsdaten verwendet.

Diese Anleitung ist auch auf GitHub als Jupyter Notebook verfügbar. Einige der verlinkten Dokumente sind ggf. nur auf Englisch verfügbar.

Modell in AI Platform Prediction bereitstellen

So stellen Sie ein Modell in fünf Schritten in AI Platform Prediction bereit, um Vorhersagen abzurufen:

• Modell in einer Datei speichern
• Gespeichertes Modell in Cloud Storage hochladen
• In AI Platform Prediction eine Modellressource erstellen
• Durch Verknüpfung des gespeicherten Modells eine Modellversion erstellen
• Onlinevorhersage treffen

Vorbereitung

Führen Sie die folgenden Schritte aus, um ein GCP-Konto einzurichten, die AI Platform Prediction API zu aktivieren und das Cloud SDK zu installieren und zu aktivieren.

GCP-Projekt einrichten

1. Sign in to your Google Cloud account. If you're new to Google Cloud, create an account to evaluate how our products perform in real-world scenarios. New customers also get $300 in free credits to run, test, and deploy workloads.

2. In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

   Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

   Go to project selector

3. Die Abrechnung für das Google Cloud-Projekt muss aktiviert sein.

4. Enable the AI Platform Training & Prediction and Compute Engine APIs.

   Enable the APIs

5. Install the Google Cloud CLI.

6. To initialize the gcloud CLI, run the following command:

   gcloud init

7. In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

   Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

   Go to project selector

8. Die Abrechnung für das Google Cloud-Projekt muss aktiviert sein.

9. Enable the AI Platform Training & Prediction and Compute Engine APIs.

   Enable the APIs

10. Install the Google Cloud CLI.

11. To initialize the gcloud CLI, run the following command:

    gcloud init

Umgebung einrichten

Wählen Sie eine der folgenden Optionen aus, um Ihre Umgebung entweder lokal auf macOS oder in einer Remote-Umgebung in Cloud Shell einzurichten.

Nutzern von macOS wird empfohlen, ihre Umgebung mit dem folgenden MACOS-Tab einzurichten. Cloud Shell ist unter macOS, Linux und Windows verfügbar. Die entsprechende Anleitung finden Sie auf dem Tab CLOUD SHELL. Cloud Shell bietet eine schnelle Möglichkeit für den Test von AI Platform Prediction, eignet sich jedoch nicht für fortlaufende Entwicklungsarbeiten.

macOS

1. Python-Installation prüfen.
   Prüfen Sie, ob Python installiert ist, und installieren Sie es gegebenenfalls.

   python -V

2. pip-Installation prüfen.
   pip ist der Paketmanager von Python, der in aktuellen Versionen von Python enthalten ist. Prüfen Sie, ob Sie pip bereits installiert haben. Dazu führen Sie pip --version aus. Ist das nicht der Fall, lesen Sie die Anleitung zum Installieren von pip.

   Mit diesem Befehl können Sie ein Upgrade von pip ausführen:

   pip install -U pip

   Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation zu pip.

3. virtualenv installieren
   virtualenv ist ein Tool, mit dem sich isolierte Python-Umgebungen erstellen lassen. Prüfen Sie, ob Sie virtualenv bereits installiert haben. Dazu führen Sie virtualenv --version aus. Ist dies nicht der Fall, installieren Sie virtualenv:

   pip install --user --upgrade virtualenv

   Zur Einrichtung einer isolierten Entwicklungsumgebung für diese Anleitung erstellen Sie in virtualenv eine neue virtuelle Umgebung. Mit dem folgenden Befehl wird beispielsweise eine Umgebung mit dem Namen aip-env aktiviert:

   virtualenv aip-env
   source aip-env/bin/activate

4. Führen Sie für diese Anleitung die übrigen Befehle in Ihrer virtuellen Umgebung aus.

   Hier finden Sie weitere Informationen zur Verwendung von virtualenv. Zum Beenden von virtualenv führen Sie deactivate aus.

Cloud Shell

1. Öffnen Sie die Google Cloud Console.

   Google Cloud Console

2. Klicken Sie oben auf Cloud Shell aktivieren.

   

   In einem neuen Frame im unteren Teil der Console wird eine Cloud Shell-Sitzung geöffnet und darin eine Eingabeaufforderung angezeigt. Die Initialisierung der Shell-Sitzung kann einige Sekunden dauern.

   

   Die Cloud Shell-Sitzung kann jetzt verwendet werden.

3. Für die Verwendung Ihres ausgewählten Projekts konfigurieren Sie das gcloud-Befehlszeilentool.

   gcloud config set project [selected-project-id]

   Dabei ist [selected-project-id] Ihre Projekt-ID. Diese geben Sie ohne die Klammern ein.

Frameworks installieren

macOS

Führen Sie in Ihrer virtuellen Umgebung den folgenden Befehl aus, um die Installation durchzuführen. die in AI Platform verwendeten Versionen von scikit-learn und pandas Laufzeitversion 2,11:

(aip-env)$ pip install scikit-learn==1.0.2 pandas==1.3.5

Durch die Angabe von Versionsnummern im vorherigen Befehl sorgen Sie dafür, dass die Abhängigkeiten in Ihrer virtuellen Umgebung mit den Abhängigkeiten in der Laufzeitversion übereinstimmen. Dies hilft, unerwartetes Verhalten zu vermeiden, wenn Ihr Code in AI Platform Prediction ausgeführt wird.

Weitere Informationen, Hinweise zu weiteren Installationsoptionen und Informationen zur Fehlerbehebung finden Sie in den Installationsanleitungen für die einzelnen Frameworks:

• Installationsanleitung für scikit-learn
• Installationsanleitung für pandas

Cloud Shell

Führen Sie den folgenden Befehl aus, um scikit-learn und pandas zu installieren:

pip install --user scikit-learn pandas

Weitere Informationen, Hinweise zu weiteren Installationsoptionen und Informationen zur Fehlerbehebung finden Sie in den Installationsanleitungen für die einzelnen Frameworks:

• Installationsanleitung für scikit-learn
• Installationsanleitung für pandas

Daten herunterladen

Das in diesem Beispiel für das Training verwendete Census Income Data Set (Dataset zur Einkommenserhebung) wird vom UC Irvine Machine Learning Repository gehostet. Weitere Details finden Sie in den Informationen zu den Daten.

• Die Trainingsdatei ist adult.data.
• Die Bewertungsdatei ist adult.test.

Hinweis: adult.test.csv enthält am Ende jeder Zeile einen zusätzlichen Punkt.

Modell trainieren und speichern

Mithilfe der folgenden Schritte trainieren und speichern Sie ein Modell:

1. Laden Sie die Daten in einen Pandas-Datenframe, um sie für die Verwendung mit scikit-learn vorzubereiten.
2. Trainieren Sie ein einfaches Modell in scikit-learn.
3. Speichern Sie das Modell in einer Datei, die in AI Platform Prediction hochgeladen werden kann.

Wenn Sie bereits ein trainiertes Modell zum Hochladen haben, können Sie weitere Informationen unter Modell exportieren nachlesen.

Daten laden und umwandeln

Sie können Pipeline-Objekte mit der Version von joblib in scikit-learn oder pickle exportieren, genauso wie Sie scikit-learn-Estimators exportieren. Im folgenden Beispiel werden Pipelines verwendet, um einzelne kategoriale Merkmale in numerische Werte zu konvertieren, sie zu kombinieren und das Modell mithilfe eines RandomForestClassifier zu trainieren.

Hinweis: Zum Exportieren eines joblib-Modellartefakts, das mit AI Platform Prediction kompatibel ist, müssen Sie die Version von joblib verwenden, die mit scikit-learn verteilt wird, und nicht die eigenständige Version. Wenn Sie diese Bibliothek in Python importieren möchten, verwenden Sie die Anleitung from sklearn.externals import joblib.

from sklearn.externals import joblib
import json
import numpy as np
import os
import pandas as pd
import pickle
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
from sklearn.feature_selection import SelectKBest
from sklearn.pipeline import FeatureUnion
from sklearn.pipeline import Pipeline
from sklearn.preprocessing import LabelBinarizer

# Define the format of your input data, including unused columns.
# These are the columns from the census data files.
COLUMNS = (
    'age',
    'workclass',
    'fnlwgt',
    'education',
    'education-num',
    'marital-status',
    'occupation',
    'relationship',
    'race',
    'sex',
    'capital-gain',
    'capital-loss',
    'hours-per-week',
    'native-country',
    'income-level'
)

# Categorical columns are columns that need to be turned into a numerical value to be used by scikit-learn
CATEGORICAL_COLUMNS = (
    'workclass',
    'education',
    'marital-status',
    'occupation',
    'relationship',
    'race',
    'sex',
    'native-country'
)


# Load the training census dataset
with open('./census_data/adult.data', 'r') as train_data:
    raw_training_data = pd.read_csv(train_data, header=None, names=COLUMNS)

# Remove the column we are trying to predict ('income-level') from our features list
# Convert the Dataframe to a lists of lists
train_features = raw_training_data.drop('income-level', axis=1).as_matrix().tolist()
# Create our training labels list, convert the Dataframe to a lists of lists
train_labels = (raw_training_data['income-level'] == ' >50K').as_matrix().tolist()


# Load the test census dataset
with open('./census_data/adult.test', 'r') as test_data:
    raw_testing_data = pd.read_csv(test_data, names=COLUMNS, skiprows=1)
# Remove the column we are trying to predict ('income-level') from our features list
# Convert the Dataframe to a lists of lists
test_features = raw_testing_data.drop('income-level', axis=1).as_matrix().tolist()
# Create our training labels list, convert the Dataframe to a lists of lists
test_labels = (raw_testing_data['income-level'] == ' >50K.').as_matrix().tolist()


# Since the census data set has categorical features, we need to convert
# them to numerical values. We'll use a list of pipelines to convert each
# categorical column and then use FeatureUnion to combine them before calling
# the RandomForestClassifier.
categorical_pipelines = []

# Each categorical column needs to be extracted individually and converted to a numerical value.
# To do this, each categorical column will use a pipeline that extracts one feature column via
# SelectKBest(k=1) and a LabelBinarizer() to convert the categorical value to a numerical one.
# A scores array (created below) will select and extract the feature column. The scores array is
# created by iterating over the COLUMNS and checking if it is a CATEGORICAL_COLUMN.
for i, col in enumerate(COLUMNS[:-1]):
    if col in CATEGORICAL_COLUMNS:
        # Create a scores array to get the individual categorical column.
        # Example:
        #  data = [39, 'State-gov', 77516, 'Bachelors', 13, 'Never-married', 'Adm-clerical',
        #         'Not-in-family', 'White', 'Male', 2174, 0, 40, 'United-States']
        #  scores = [0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
        #
        # Returns: [['Sate-gov']]
        scores = []
        # Build the scores array
        for j in range(len(COLUMNS[:-1])):
            if i == j: # This column is the categorical column we want to extract.
                scores.append(1) # Set to 1 to select this column
            else: # Every other column should be ignored.
                scores.append(0)
        skb = SelectKBest(k=1)
        skb.scores_ = scores
        # Convert the categorical column to a numerical value
        lbn = LabelBinarizer()
        r = skb.transform(train_features)
        lbn.fit(r)
        # Create the pipeline to extract the categorical feature
        categorical_pipelines.append(
            ('categorical-{}'.format(i), Pipeline([
                ('SKB-{}'.format(i), skb),
                ('LBN-{}'.format(i), lbn)])))

# Create pipeline to extract the numerical features
skb = SelectKBest(k=6)
# From COLUMNS use the features that are numerical
skb.scores_ = [1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0]
categorical_pipelines.append(('numerical', skb))

# Combine all the features using FeatureUnion
preprocess = FeatureUnion(categorical_pipelines)

# Create the classifier
classifier = RandomForestClassifier()

# Transform the features and fit them to the classifier
classifier.fit(preprocess.transform(train_features), train_labels)

# Create the overall model as a single pipeline
pipeline = Pipeline([
    ('union', preprocess),
    ('classifier', classifier)
])

Modell exportieren

Zum Exportieren des Modells können Sie joblib verwenden. oder der Python-Bibliothek pickle:

joblib

Hinweis: Zum Exportieren eines joblib-Modellartefakts, das mit AI Platform Prediction kompatibel ist, müssen Sie die Version von joblib verwenden, die mit scikit-learn verteilt wird, und nicht die eigenständige Version. Wenn Sie diese Bibliothek in Python importieren möchten, verwenden Sie die Anleitung from sklearn.externals import joblib.

from sklearn.externals import joblib

# Export the model to a file
joblib.dump(pipeline, 'model.joblib')

pickle

# Export the model to a file
with open('model.pkl', 'wb') as model_file:
  pickle.dump(pipeline, model_file)

Anforderungen an die Benennung von Modelldateien

Je nach verwendeter Bibliothek muss die gespeicherte Modelldatei, die Sie in Cloud Storage hochladen, entweder den Namen model.pkl oder model.joblib tragen. Diese Einschränkung sorgt dafür, dass AI Platform Prediction zur Modellrekonstruktion beim Importieren das gleiche Muster verwendet, das auch beim Exportieren verwendet wurde.

Zum Export des Modells verwendete Bibliothek	Korrekter Modellname
pickle	model.pkl
sklearn.externals.joblib	model.joblib

Organisieren Sie bei zukünftigen Iterationen Ihres Modells den Cloud Storage-Bucket so, dass jedes neue Modell ein eigenes Verzeichnis hat.

Modell in Cloud Storage speichern

Für diese Anleitung ist es am einfachsten, wenn Sie einen dedizierten Cloud Storage-Bucket in demselben Projekt wie AI Platform Prediction verwenden.

Wenn Sie einen Bucket in einem anderen Projekt verwenden, müssen Sie dafür sorgen, dass Ihr AI Platform Prediction-Dienstkonto auf das Modell in Cloud Storage zugreifen kann. Ohne die entsprechenden Berechtigungen schlägt die Anfrage zum Erstellen einer AI Platform Prediction-Modellversion fehl. Weitere Informationen zum Gewähren von Berechtigungen für Cloud Storage.

Cloud Storage-Bucket einrichten

In diesem Abschnitt erfahren Sie, wie Sie einen neuen Bucket erstellen. Sie können auch einen vorhandenen Bucket verwenden. Dieser muss sich aber in der Region befinden, in der Sie AI Platform-Jobs ausführen. Hinzu kommt: Wenn der Bucket nicht zu dem Projekt gehört, das Sie für die Ausführung von AI Platform Prediction verwenden, müssen Sie den AI Platform Prediction-Dienstkonten explizit Zugriff gewähren.

1. Geben Sie einen Namen für den neuen Bucket an. Der Name muss sich von allen anderen Bucket-Namen in Cloud Storage unterscheiden:

   BUCKET_NAME="YOUR_BUCKET_NAME"

   Beispielsweise verwenden Sie den Projektnamen mit angehängtem -aiplatform:

   PROJECT_ID=$(gcloud config list project --format "value(core.project)")
   BUCKET_NAME=${PROJECT_ID}-aiplatform

2. Prüfen Sie den erstellten Bucketnamen.

   echo $BUCKET_NAME

3. Wählen Sie eine Region für den Bucket aus und legen Sie eine Umgebungsvariable REGION fest.

   Verwenden Sie die Region, in der Sie auch AI Platform Prediction-Jobs ausführen möchten. Hier finden Sie die verfügbaren Regionen für AI Platform Prediction-Dienste.

   Mit dem folgenden Code wird beispielsweise REGION erstellt und dafür us-central1 festgelegt:

   REGION=us-central1

4. Erstellen Sie den neuen Bucket:

   gcloud storage buckets create gs://$BUCKET_NAME --location=$REGION

Exportierte Modelldatei in Cloud Storage hochladen

Führen Sie den folgenden Befehl aus, um Ihre gespeicherte Modelldatei in Ihren Bucket in Cloud Storage hochzuladen:

gcloud storage cp ./model.joblib gs://your_bucket_name/model.joblib

Daten für die Vorhersage formatieren

Bevor Sie eine Onlinevorhersageanfrage senden, müssen Sie Ihre Testdaten formatieren, um sie für die Verwendung mit dem Vorhersagedienst von AI Platform Prediction vorzubereiten. Das Format Ihrer Eingabeinstanzen muss mit den Anforderungen Ihres Modells übereinstimmen.

Hinweis: Bereinigen Sie Ihre Daten und achten Sie darauf, dass die Strings in doppelte Anführungszeichen (") eingeschlossen sind und nicht in einfache Anführungszeichen ('). Dadurch können Sie JSON-Parsingfehler vermeiden.

gcloud

Erstellen Sie eine input.json-Datei mit jeder Eingabeinstanz in einer separaten Zeile. Im folgenden Beispiel werden die ersten zehn Dateninstanzen in der Liste test_features verwendet, die in den vorherigen Schritten definiert wurde.

    [25, "Private", 226802, "11th", 7, "Never-married", "Machine-op-inspct", "Own-child", "Black", "Male", 0, 0, 40, "United-States"]
    [38, "Private", 89814, "HS-grad", 9, "Married-civ-spouse", "Farming-fishing", "Husband", "White", "Male", 0, 0, 50, "United-States"]
    [28, "Local-gov", 336951, "Assoc-acdm", 12, "Married-civ-spouse", "Protective-serv", "Husband", "White", "Male", 0, 0, 40, "United-States"]
    [44, "Private", 160323, "Some-college", 10, "Married-civ-spouse", "Machine-op-inspct", "Husband", "Black", "Male", 7688, 0, 40, "United-States"]
    [18, "?", 103497, "Some-college", 10, "Never-married", "?", "Own-child", "White", "Female", 0, 0, 30, "United-States"]
    [34, "Private", 198693, "10th", 6, "Never-married", "Other-service", "Not-in-family", "White", "Male", 0, 0, 30, "United-States"]
    [29, "?", 227026, "HS-grad", 9, "Never-married", "?", "Unmarried", "Black", "Male", 0, 0, 40, "United-States"]
    [63, "Self-emp-not-inc", 104626, "Prof-school", 15, "Married-civ-spouse", "Prof-specialty", "Husband", "White", "Male", 3103, 0, 32, "United-States"]
    [24, "Private", 369667, "Some-college", 10, "Never-married", "Other-service", "Unmarried", "White", "Female", 0, 0, 40, "United-States"]
    [55, "Private", 104996, "7th-8th", 4, "Married-civ-spouse", "Craft-repair", "Husband", "White", "Male", 0, 0, 10, "United-States"]

Das Format der Eingabeinstanzen muss den Anforderungen Ihres Modells entsprechen. In diesem Beispiel benötigt das Census-Modell 14 Merkmale. Ihre Eingabe muss also eine Formmatrix sein (num_instances, 14).

REST API

Erstellen Sie eine input.json-Datei mit jeweils einer Zeile pro Eingabeinstanz. Im folgenden Beispiel werden die ersten zehn Dateninstanzen aus der Liste test_features verwendet, die in den vorherigen Schritten definiert wurde.

{
  "instances": [

    [25, "Private", 226802, "11th", 7, "Never-married", "Machine-op-inspct", "Own-child", "Black", "Male", 0, 0, 40, "United-States"],
    [38, "Private", 89814, "HS-grad", 9, "Married-civ-spouse", "Farming-fishing", "Husband", "White", "Male", 0, 0, 50, "United-States"],
    [28, "Local-gov", 336951, "Assoc-acdm", 12, "Married-civ-spouse", "Protective-serv", "Husband", "White", "Male", 0, 0, 40, "United-States"],
    [44, "Private", 160323, "Some-college", 10, "Married-civ-spouse", "Machine-op-inspct", "Husband", "Black", "Male", 7688, 0, 40, "United-States"],
    [18, "?", 103497, "Some-college", 10, "Never-married", "?", "Own-child", "White", "Female", 0, 0, 30, "United-States"],
    [34, "Private", 198693, "10th", 6, "Never-married", "Other-service", "Not-in-family", "White", "Male", 0, 0, 30, "United-States"],
    [29, "?", 227026, "HS-grad", 9, "Never-married", "?", "Unmarried", "Black", "Male", 0, 0, 40, "United-States"],
    [63, "Self-emp-not-inc", 104626, "Prof-school", 15, "Married-civ-spouse", "Prof-specialty", "Husband", "White", "Male", 3103, 0, 32, "United-States"],
    [24, "Private", 369667, "Some-college", 10, "Never-married", "Other-service", "Unmarried", "White", "Female", 0, 0, 40, "United-States"],
    [55, "Private", 104996, "7th-8th", 4, "Married-civ-spouse", "Craft-repair", "Husband", "White", "Male", 0, 0, 10, "United-States"]
  ]
}

Das Format der Eingabeinstanzen muss den Anforderungen Ihres Modells entsprechen. In diesem Beispiel benötigt das Census-Modell 14 Merkmale. Ihre Eingabe muss also eine Formmatrix sein (num_instances, 14).

Weitere Informationen finden Sie unter Eingabe für Onlinevorhersagen formatieren.

Modell mit lokalen Vorhersagen testen

Mit dem Befehl gcloud ai-platform local predict können Sie testen, wie das Modell Vorhersagen durchführt, bevor Sie es für AI Platform-Vorhersage bereitstellen. Der Befehl verwendet für Vorhersagen Abhängigkeiten in Ihrer lokalen Umgebung und gibt Ergebnisse im selben Format zurück, das gcloud ai-platform predict für Onlinevorhersagen verwendet. Wenn Sie Vorhersagen in Ihrer lokalen Umgebung testen, können Sie Fehler erkennen und somit Kosten in Verbindung mit Anfragen für Onlinevorhersagen vermeiden.

Für das Argument --model-dir geben Sie ein Verzeichnis an, das Ihr exportiertes Modell für maschinelles Lernen enthält und sich entweder auf Ihrem lokalen Computer oder in Cloud Storage befindet. Für das Argument --framework geben Sie tensorflow, scikit-learn oder xgboost an. Sie können den Befehl gcloud ai-platform local predict nicht mit einer benutzerdefinierten Vorhersageroutine verwenden.

Das folgende Beispiel zeigt, wie lokale Vorhersagen durchgeführt werden:

gcloud ai-platform local predict --model-dir LOCAL_OR_CLOUD_STORAGE_PATH_TO_MODEL_DIRECTORY/ \
  --json-instances LOCAL_PATH_TO_PREDICTION_INPUT.JSON \
  --framework NAME_OF_FRAMEWORK

Modelle und Versionen bereitstellen

AI Platform Prediction verwaltet Ihre trainierten Modelle mithilfe von Modell- und Versionsressourcen. Ein AI Platform Prediction-Modell ist ein Container für die Versionen Ihres Modells für maschinelles Lernen.

Zum Bereitstellen eines Modells legen Sie eine Modellressource in AI Platform Prediction an, erstellen eine Version dieses Modells und verknüpfen dann die Modellversion mit der in Cloud Storage gespeicherten Modelldatei.

Modellressource erstellen

AI Platform Prediction verwendet Modellressourcen, um verschiedene Versionen Ihres Modells zu organisieren.

Sie müssen zu diesem Zeitpunkt entscheiden, ob Modellversionen, die zu diesem Modell gehören, einen regionalen Endpunkt oder den globalen Endpunkt verwenden sollen. In den meisten Fällen sollten Sie einen regionalen Endpunkt auswählen. Wenn Sie Funktionen benötigen, die nur auf Legacy-Maschinentypen (MLS1) verfügbar sind, verwenden Sie den globalen Endpunkt.

Sie müssen auch zu diesem Zeitpunkt entscheiden, ob die Modellversionen, die zu diesem Modell gehören, Logs bei der Bereitstellung von Vorhersagen exportieren sollen. In den folgenden Beispielen wird das Logging nicht aktiviert. Weitere Informationen zur Logging-Aktivierung

Konsole

1. Öffnen Sie in der Google Cloud Console die Seite AI Platform Prediction-Modelle:

   Zur Seite "Modelle"

2. Klicken Sie oben auf der Seite Modelle auf die Schaltfläche Neues Modell. Dadurch gelangen Sie auf die Seite Modell erstellen.

3. Geben Sie im Feld Modellname einen eindeutigen Namen für Ihr Modell ein.

4. Wenn das Kästchen Regionalen Endpunkt verwenden angeklickt ist, verwendet AI Platform Prediction einen regionalen Endpunkt. Wenn Sie stattdessen den globalen Endpunkt verwenden möchten, entfernen Sie das Häkchen aus dem Kästchen Regionalen Endpunkt verwenden.

5. Wählen Sie in der Drop-down-Liste Region einen Standort für Ihre Vorhersageknoten aus. Die verfügbaren Regionen unterscheiden sich je nachdem, ob Sie einen regionalen Endpunkt oder den globalen Endpunkt verwenden.

6. Klicken Sie auf Erstellen.

7. Achten Sie darauf, dass Sie wieder auf die Seite Modelle zurückgekehrt sind und Ihr neues Modell in der Liste angezeigt wird.

gcloud

Regionaler Endpunkt

Führen Sie diesen Befehl aus:

gcloud ai-platform models create MODEL_NAME \
  --region=REGION

Ersetzen Sie Folgendes:

• MODEL_NAME: Name, den Sie für Ihr Modell auswählen.
• REGION: Die Region des regionalen Endpunkts, in dem Vorhersageknoten ausgeführt werden sollen. Dies muss eine Region sein, die Compute Engine-Maschinentypen (N1) unterstützt.

Wenn Sie das Flag --region nicht angeben, werden Sie von der gcloud CLI aufgefordert, einen regionalen Endpunkt auszuwählen (oder us-central auf dem globalen Endpunkt zu verwenden).

Alternativ können Sie das Attribut ai_platform/region auf eine bestimmte Region festlegen, damit die gcloud CLI immer den entsprechenden regionalen Endpunkt für AI Platform Prediction verwendet, auch wenn Sie das Flag --region nicht angeben. (Diese Konfiguration gilt nicht für Befehle in der Befehlsgruppe gcloud ai-platform operations.)

Globaler Endpunkt

Führen Sie diesen Befehl aus:

gcloud ai-platform models create MODEL_NAME \
  --regions=REGION

Ersetzen Sie Folgendes:

• MODEL_NAME: Name, den Sie für Ihr Modell auswählen.
• REGION: Region auf dem globalen Endpunkt, in der Vorhersageknoten ausgeführt werden sollen. Dies muss eine Region sein, die Legacy-Maschinentypen (MLS1) unterstützt.

Wenn Sie das Flag --regions nicht angeben, werden Sie von der gcloud CLI aufgefordert, einen regionalen Endpunkt auszuwählen (oder us-central1 auf dem globalen Endpunkt zu verwenden).

REST API

Regionaler Endpunkt

1. Formatieren Sie die Anfrage, indem Sie das Modellobjekt in den Anfragetext einfügen. Geben Sie mindestens einen Namen für Ihr Modell an. Ersetzen Sie dazu MODEL_NAME in dem folgenden Beispiel:

   {
     "name": "MODEL_NAME"
   }
   

2. Machen Sie einen REST API-Aufruf an die folgende URL und ersetzen Sie PROJECT_ID durch Ihre Google Cloud-Projekt-ID:

   POST https://REGION-ml.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/models/
   

   Dabei gilt:

   • REGION: Region des regionalen Endpunkts, für die das Modell bereitgestellt wird. Dies muss eine Region sein, die Compute Engine-Maschinentypen (N1) unterstützt.

   • PROJECT_ID: Ihre Google Cloud-Projekt-ID.

   Sie können beispielsweise die folgende Anfrage mit dem Befehl curl stellen. Mit diesem Befehl wird die Anfrage mithilfe der Anmeldedaten autorisiert, die mit der Google Cloud CLI-Installation verknüpft sind.

   curl -X POST -H "Content-Type: application/json" \
     -d '{"name": "MODEL_NAME"}' \
     -H "Authorization: Bearer `gcloud auth print-access-token`" \
     "https://REGION-ml.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/models"
   

   Die API gibt in etwa folgende Antwort zurück:

   {
     "name": "projects/PROJECT_ID/models/MODEL_NAME",
     "regions": [
       "REGION"
     ]
   }
   

Globaler Endpunkt

1. Formatieren Sie die Anfrage, indem Sie das Modellobjekt in den Anfragetext einfügen. Geben Sie mindestens einen Namen für Ihr Modell an. Ersetzen Sie dazu MODEL_NAME im folgenden Beispiel und geben Sie eine Region an, indem Sie REGION durch eine Region ersetzen, die Legacy-Maschinentypen (MLS1) unterstützt:

   {
     "name": "MODEL_NAME",
     "regions": ["REGION"]
   }
   

2. Machen Sie einen REST API-Aufruf an die folgende URL und ersetzen Sie PROJECT_ID durch Ihre Google Cloud-Projekt-ID:

   POST https://ml.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/models/
   

   Sie können beispielsweise die folgende Anfrage mit dem Befehl curl stellen. Mit diesem Befehl wird die Anfrage mithilfe der Anmeldedaten autorisiert, die mit der Google Cloud CLI-Installation verknüpft sind.

   curl -X POST -H "Content-Type: application/json" \
     -d '{"name": "MODEL_NAME", "regions": ["REGION"]}' \
     -H "Authorization: Bearer `gcloud auth print-access-token`" \
     "https://ml.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/models"
   

   Die API gibt in etwa folgende Antwort zurück:

   {
     "name": "projects/PROJECT_ID/models/MODEL_NAME",
     "regions": [
       "REGION"
     ]
   }
   

Weitere Informationen finden Sie in der API für AI Platform Prediction-Modelle.

Modellversionen erstellen

Jetzt können Sie mit dem trainierten und zuvor in Cloud Storage hochgeladenen Modell eine Modellversion erstellen. Beim Erstellen einer Version können Sie eine Reihe von Parametern angeben. In der folgenden Liste werden allgemeine Parameter beschrieben, von denen einige erforderlich sind:

• name: Muss innerhalb des AI Platform Prediction-Modells einmalig sein.

• deploymentUri: Der Pfad zu Ihrem Modellverzeichnis in Cloud Storage.

  • Wenn Sie ein TensorFlow-Modell bereitstellen, ist dies ein SavedModel-Verzeichnis.
  • Wenn Sie ein scikit-learn- oder XGBoost-Modell bereitstellen, ist dies das Verzeichnis, in dem sich die Datei model.joblib, model.pkl oder model.bst befindet.
  • Wenn Sie eine benutzerdefinierte Vorhersageroutine bereitstellen, ist dies das Verzeichnis, in dem sich alle Modellartefakte befinden. Die Gesamtgröße dieses Verzeichnisses darf maximal 500 MB betragen.

• framework: TENSORFLOW, SCIKIT_LEARN oder XGBOOST.

• runtimeVersion: Eine Laufzeitversion auf der Basis der Abhängigkeiten, die Ihr Modell benötigt. Wenn Sie ein scikit-learn-Modell oder ein XGBoost-Modell bereitstellen, muss dies mindestens Version 1.4 sein. Wenn Sie die Modellversion für die Batchvorhersage verwenden möchten, müssen Sie die Laufzeitversion 2.1 oder früher verwenden.

• pythonVersion: Muss auf "3.5" (für Laufzeitversionen 1.4 bis 1.14) oder "3.7" festgelegt sein (für Laufzeitversionen 1.15 und höher), um mit von Python 3 exportierten Modelldateien kompatibel zu sein. Kann bei Laufzeitversion 1.15 oder früher auch auf "2.7" festgelegt werden.

• machineType (optional): Der Typ der virtuellen Maschine, den AI Platform-Vorhersage für die Knoten verwendet, die Vorhersagen bereitstellen. Weitere Informationen zu Maschinentypen Wenn nicht festgelegt, wird für regionale Endpunkte standardmäßig n1-standard-2 und für den globalen Endpunkt mls1-c1-m2 verwendet.

  Wenn Ihre Modellversion einen Compute Engine-Maschinentyp (N1) und weniger als zwei Knoten verwendet, ist sie vom Service Level Agreement (SLA) für AI Platform Training und AI Platform Prediction ausgeschlossen.

  Wenn Sie also einen Compute Engine-Maschinentyp (N1) verwenden, müssen Sie entweder manualScaling.nodes oder autoScaling.minNodes auf 2 oder höher festlegen, damit die Modellversion vom SLA abgedeckt ist.

  Darüber hinaus ist Autoscaling für GPUs in der Vorschau verfügbar. Modellversionen, die Autoscaling für GPUs nutzen, sind daher nicht vom SLA abgedeckt.

Weitere Informationen zu jedem dieser Parameter sowie zu zusätzlichen weniger gebräuchlichen Parametern finden Sie in der API-Referenz für die Versionsressource.

Wenn Sie Ihr Modell darüber hinaus an einem regionalen Endpunkt erstellt haben, müssen Sie die Version auch an demselben regionalen Endpunkt erstellen.

Konsole

1. Öffnen Sie in der Google Cloud Console die Seite AI Platform Prediction-Modelle:

   Zur Seite "Modelle"

2. Wählen Sie auf der Seite Modelle den Namen der Modellressource aus, die Sie zur Erstellung der Version verwenden möchten. Dadurch gelangen Sie auf die Seite Modelldetails.

3. Klicken Sie oben auf der Seite Modelldetails auf die Schaltfläche Neue Version. Dadurch gelangen Sie auf die Seite Version erstellen.

4. Geben Sie in das Feld Name den Versionsnamen ein. Geben Sie optional in das Feld Beschreibung eine Beschreibung für die Version ein.

5. Geben Sie die Informationen über das Training des Modells in den entsprechenden Drop-down-Menüs ein:

   • Wählen Sie die zum Training Ihres Modells verwendete Python-Version aus.
   • Wählen Sie das Framework und die Framework-Version aus.
   • Wählen Sie die ML-Laufzeitversion aus. Weitere Informationen zu AI Platform Prediction-Laufzeitversionen finden Sie hier.

6. Wählen Sie einen Maschinentyp für die Onlinevorhersage aus.

7. Geben Sie im Feld Modell-URI den Standort des Cloud Storage-Buckets ein, in den Sie die Modelldatei hochgeladen haben. Mit der Schaltfläche Durchsuchen können Sie den richtigen Pfad suchen.

   Achten Sie darauf, dass Sie den Pfad zu dem Verzeichnis angeben, das die Datei enthält, und nicht den Pfad zur Modelldatei selbst. Verwenden Sie z. B. gs://your_bucket_name/model-dir/ statt gs://your_bucket_name/model-dir/saved_model.pb oder gs://your_bucket_name/model-dir/model.pkl.

8. Zum Bereitstellen der Onlinevorhersage wählen Sie eine Skalierungsoption aus:

   • Wenn Sie "Automatische Skalierung" auswählen, wird das optionale Feld Mindestanzahl von Knoten angezeigt. Geben Sie hier die Mindestanzahl der Knoten ein, die auch dann jederzeit aktiv bleiben sollen, wenn der Dienst herunterskaliert wurde.

   • Wenn Sie "Manuelle Skalierung" auswählen, geben Sie die Anzahl der Knoten ein, die ständig ausgeführt werden sollen.

   Weitere Informationen zu den Skalierungsoptionen je nach Maschinentyp

   Weitere Informationen finden Sie unter Preise für Vorhersagen.

9. Zum Erstellen Ihrer Modellversion klicken Sie auf Speichern.

gcloud

1. Legen Sie Umgebungsvariablen für den Pfad zum Cloud Storage-Verzeichnis mit der Modellbinärdatei sowie für den Versionsnamen, den Modellnamen und das von Ihnen gewählte Framework fest.

   Wenn Sie eine Version mit der gcloud CLI erstellen, geben Sie den Framework-Namen in Großbuchstaben mit Unterstrichen (z. B. SCIKIT_LEARN) oder in Kleinbuchstaben mit Bindestrichen (z. B. scikit-learn) an. Beide Optionen führen zu identischem Verhalten.

   Ersetzen Sie [VALUES_IN_BRACKETS] dabei durch die entsprechenden Werte:

   MODEL_DIR="gs://your_bucket_name/"
   VERSION_NAME="[YOUR-VERSION-NAME]"
   MODEL_NAME="[YOUR-MODEL-NAME]"
   FRAMEWORK="[YOUR-FRAMEWORK_NAME]"
   

2. Erstellen Sie die Version:

   gcloud ai-platform versions create $VERSION_NAME \
     --model=$MODEL_NAME \
     --origin=$MODEL_DIR \
     --runtime-version=2.11 \
     --framework=$FRAMEWORK \
     --python-version=3.7 \
     --region=REGION \
     --machine-type=MACHINE_TYPE
   

   Dabei gilt:

   • REGION: Die Region des regionalen Endpunkts, für die Sie das Modell erstellt haben. Wenn Sie das Modell auf dem globalen Endpunkt erstellt haben, lassen Sie das Flag --region aus.

   • MACHINE_TYPE: Ein Maschinentyp, der bestimmt, welche Rechenressourcen für Ihre Vorhersageknoten verfügbar sind.

   Das Erstellen der Version dauert einige Minuten. Wenn sie fertig ist, sollten Sie die folgende Ausgabe sehen:

   Creating version (this might take a few minutes)......done.

3. Rufen Sie Informationen über Ihre neue Version ab:

   gcloud ai-platform versions describe $VERSION_NAME \
     --model=$MODEL_NAME
   

   Die Ausgabe sollte etwa so aussehen:

   createTime: '2018-02-28T16:30:45Z'
   deploymentUri: gs://your_bucket_name
   framework: [YOUR-FRAMEWORK-NAME]
   machineType: mls1-c1-m2
   name: projects/[YOUR-PROJECT-ID]/models/[YOUR-MODEL-NAME]/versions/[YOUR-VERSION-NAME]
   pythonVersion: '3.7'
   runtimeVersion: '2.11'
   state: READY

REST API

1. Formatieren Sie Ihren Anfragetext so, dass das Versionsobjekt enthalten ist. In diesem Beispiel werden name, deploymentUri, runtimeVersion, framework und machineType der Version angegeben. Ersetzen Sie [VALUES_IN_BRACKETS] dabei durch die entsprechenden Werte:

   {
     "name": "[YOUR-VERSION-NAME]",
     "deploymentUri": "gs://your_bucket_name/",
     "runtimeVersion": "2.11",
     "framework": "[YOUR_FRAMEWORK_NAME]",
     "pythonVersion": "3.7",
     "machineType": "[YOUR_MACHINE_TYPE]"
   }
   

2. Senden Sie den REST API-Aufruf an den folgenden Pfad und ersetzen Sie [VALUES_IN_BRACKETS] dabei durch die entsprechenden Werte:

   POST https://REGION-ml.googleapis.com/v1/projects/[YOUR-PROJECT-ID]/models/[YOUR-MODEL-NAME]/versions
   

   Ersetzen Sie REGION durch die Region des regionalen Endpunkts, in dem Sie Ihr Modell erstellt haben. Wenn Sie Ihr Modell auf dem globalen Endpunkt erstellt haben, verwenden Sie ml.googleapis.com.

   Sie können beispielsweise die folgende Anfrage mit dem Befehl curl stellen:

   curl -X POST -H "Content-Type: application/json" \
     -d '{"name": "[YOUR-VERSION-NAME]", "deploymentUri": "gs://your_bucket_name/", "runtimeVersion": "2.11", "framework": "[YOUR_FRAMEWORK_NAME]", "pythonVersion": "3.7", "machineType": "[YOUR_MACHINE_TYPE]"}' \
     -H "Authorization: Bearer `gcloud auth print-access-token`" \
     "https://REGION-ml.googleapis.com/v1/projects/[YOUR-PROJECT-ID]/models/[YOUR-MODEL-NAME]/versions"
   

   Das Erstellen der Version dauert einige Minuten. Wenn sie fertig ist, sollte die Ausgabe in etwa so aussehen:

   {
     "name": "projects/[YOUR-PROJECT-ID]/operations/create_[YOUR-MODEL-NAME]_[YOUR-VERSION-NAME]-[TIMESTAMP]",
     "metadata": {
       "@type": "type.googleapis.com/google.cloud.ml.v1.OperationMetadata",
       "createTime": "2018-07-07T02:51:50Z",
       "operationType": "CREATE_VERSION",
       "modelName": "projects/[YOUR-PROJECT-ID]/models/[YOUR-MODEL-NAME]",
       "version": {
         "name": "projects/[YOUR-PROJECT-ID]/models/[YOUR-MODEL-NAME]/versions/[YOUR-VERSION-NAME]",
         "deploymentUri": "gs://your_bucket_name",
         "createTime": "2018-07-07T02:51:49Z",
         "runtimeVersion": "2.11",
         "framework": "[YOUR_FRAMEWORK_NAME]",
         "machineType": "[YOUR_MACHINE_TYPE]",
         "pythonVersion": "3.7"
       }
     }
   }
   

Anfrage für Onlinevorhersage senden

Nachdem Sie erfolgreich eine Version erstellt haben, startet AI Platform Prediction einen neuen Server, der Vorhersageanfragen ausführen kann.

In diesem Abschnitt wird Folgendes gezeigt:

1. Wie Sie das Modell durch das Senden von Anfragen für kleinere Datasets mit gcloud testen können
2. Wie Sie größere Anfragen mit der Python-Client-Bibliothek für das volle Test-Dataset senden und die ersten zehn Ergebnisse darstellen können.

gcloud

In diesem Abschnitt wird erläutert, wie Sie eine Vorhersageanfrage mit der Datei input.json senden, die Sie in einem vorherigen Schritt erstellt haben.

Hinweis: Wenn Sie eine Anfrage für das gesamte Test-Dataset senden möchten, kann in einer einzelnen Anfrage eine maximale Datenmenge von 1,5 MB gesendet werden. Da die Größe des Census-Test-Datasets diesen Grenzwert überschreitet, müssen Sie das Dataset aufteilen und zwei Anfragen senden.

1. Legen Sie Umgebungsvariablen für den Modellnamen, den Versionsnamen und den Namen der Eingabedatei fest. Ersetzen Sie [VALUES_IN_BRACKETS] dabei durch die entsprechenden Werte:

   MODEL_NAME="[YOUR-MODEL-NAME]"
   VERSION_NAME="[YOUR-VERSION-NAME]"
   INPUT_FILE="input.json"
   

2. Senden Sie die Vorhersageanfrage:

   gcloud ai-platform predict --model $MODEL_NAME --version \
     $VERSION_NAME --json-instances $INPUT_FILE
   

   Die Vorhersageergebnisse geben True zurück, wenn das vorhergesagte Einkommen der Person höher als 50.000 $ pro Jahr ist, ansonsten wird False zurückgegeben. Ihre ersten zehn Ergebnisse können zum Beispiel so aussehen:

   [False, False, False, True, False, False, False, False, False, False]
   

REST API

In diesem Abschnitt wird gezeigt, wie Sie eine Vorhersageanfrage mit der Datei input.json senden, die Sie im vorherigen Schritt erstellt haben.

Hinweis: Wenn Sie eine Anfrage für das gesamte Test-Dataset senden möchten, kann in einer einzelnen Anfrage eine maximale Datenmenge von 1,5 MB gesendet werden. Da die Größe des Census-Test-Datasets diesen Grenzwert überschreitet, müssen Sie das Dataset aufteilen und zwei Anfragen senden.

Senden Sie die Vorhersageanfragen:

curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d @input.json \
-H "Authorization: Bearer `gcloud auth print-access-token`" \
"https://ml.googleapis.com/v1/projects/${PROJECT_ID}/models/${MODEL_NAME}/versions/${VERSION_NAME}:predict"

Die Vorhersageergebnisse geben True zurück, wenn das vorhergesagte Einkommen der Person höher als 50.000 $ pro Jahr ist, ansonsten wird False zurückgegeben. Die Vorhersageergebnisse werden in der Console in Form einer Liste mit booleschen Werten dargestellt. Ihre ersten zehn Ergebnisse könnten zum Beispiel so oder ähnlich aussehen:

{"predictions": [false, false, false, true, false, false, false, false, false, false]}

Python

In diesem Beispiel wird die Python-Client-Bibliothek verwendet, um Vorhersageanfragen für das gesamte Census-Dataset zu senden. Die ersten zehn Ergebnisse werden ausgegeben. Weitere Informationen finden Sie unter Python-Clientbibliothek.

Hinweis: Die maximale Datenmenge, die in einer einzelnen Anfrage gesendet werden kann, beträgt 1,5 MB. Da die Größe des Census-Test-Datasets diesen Grenzwert überschreitet, wird das Dataset im nachfolgenden Beispiel aufgeteilt und es werden zwei Anfragen gesendet.

Ersetzen Sie [VALUES_IN_BRACKETS] dabei durch die entsprechenden Werte:

import googleapiclient.discovery

# Fill in your PROJECT_ID, VERSION_NAME and MODEL_NAME before running
# this code.

PROJECT_ID = [YOUR PROJECT_ID HERE]
VERSION_NAME = [YOUR VERSION_NAME HERE]
MODEL_NAME = [YOUR MODEL_NAME HERE]

service = googleapiclient.discovery.build('ml', 'v1')
name = 'projects/{}/models/{}'.format(PROJECT_ID, MODEL_NAME)
name += '/versions/{}'.format(VERSION_NAME)

# Due to the size of the data, it needs to be split in 2
first_half = test_features[:int(len(test_features)/2)]
second_half = test_features[int(len(test_features)/2):]

complete_results = []
for data in [first_half, second_half]:
    responses = service.projects().predict(
        name=name,
        body={'instances': data}
    ).execute()

    if 'error' in responses:
        print(response['error'])
    else:
        complete_results.extend(responses['predictions'])

# Print the first 10 responses
for i, response in enumerate(complete_results[:10]):
    print('Prediction: {}\tLabel: {}'.format(response, test_labels[i]))

Die Vorhersageergebnisse geben True zurück, wenn das vorhergesagte Einkommen der Person höher als 50.000 $ pro Jahr ist, ansonsten wird False zurückgegeben. Ihre ersten zehn Ergebnisse könnten zum Beispiel so ähnlich aussehen:

Prediction: False Label: False
Prediction: False Label: False
Prediction: True  Label: True
Prediction: True  Label: True
Prediction: False Label: False
Prediction: False Label: False
Prediction: False Label: False
Prediction: True  Label: True
Prediction: False Label: False
Prediction: False Label: False

Weitere Informationen zu den einzelnen Eingabeparametern finden Sie in den Details zu AI Platform Prediction API-Vorhersageanfragen.

Über die Daten

Das in diesem Beispiel für das Training verwendete Census Income Data Set (Dataset zur Einkommenserhebung) wird vom UC Irvine Machine Learning Repository gehostet.

Erhebungsdaten mit freundlicher Genehmigung von: Lichman, M. (2013). UCI Machine Learning Repository http://archive.ics.uci.edu/ml. Irvine, CA: University of California, School of Information and Computer Science. Dieses Dataset ist öffentlich verfügbar und kann unter den folgenden von der Dataset-Quelle angegebenen Bedingungen verwendet werden: http://archive.ics.uci.edu/ml. Das Dataset wird WIE BESEHEN ohne ausdrückliche oder stillschweigende Garantie von Google bereitgestellt. Google lehnt jegliche Haftung für direkte oder indirekte Schäden ab, die aus der Nutzung des Datasets resultieren.

Weitere Informationen

• Diese Anleitung als Jupyter Notebook auf GitHub testen
• Weitere Beispiele zu scikit-learn-Notebooks auf GitHub