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JP7714510B2 - 機械学習システム、エッジデバイスおよび情報処理装置 - Google Patents
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JP7714510B2 - 機械学習システム、エッジデバイスおよび情報処理装置 - Google Patents

機械学習システム、エッジデバイスおよび情報処理装置

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Description

本発明の実施形態は、機械学習システム、エッジデバイスおよび情報処理装置に関する。
クラウドで学習した機械学習モデルを例えば監視カメラ等を搭載したエッジデバイスにデプロイし、エッジデバイスにおいて機械学習モデルに基づく推論処理を実行する機械学習システムが知られている。このようなシステムは、監視カメラにより撮像された画像等の入力データをクラウドに送信しなくてもよいので、通信負担が軽減される。
また、このような機械学習システムにおいて、エッジデバイスにおいて収集した入力データをクラウドに送信して、クラウドにおいて機械学習モデルを再学習する機械学習オペレーションも知られている。機械学習システムは、このような機械学習オペレーションが適用されることにより、現場環境により適応した機械学習モデルを用いることができる。
ところで、機械学習システムは、機械学習モデルを効率良く再学習をさせるために、大量の入力データの中から再学習に有効な入力データを選択しなければならなかった。
しかしながら、エッジデバイスは、情報処理のためのリソースが限られており、演算量の多い選択処理を実行することが困難であった。また、クラウドは、情報処理能力が高いので、演算量の多い選択処理を実行することが可能である。しかしながら、機械学習システムは、エッジデバイスにおいて収集された入力データを大量にクラウドに送信した場合、通信負担が非常に大きくなってしまっていた。
国際公開第2021/200503号公報
本発明が解決しようとする課題は、複数の入力データの中から学習のために有効となる入力データを効率良く選択することができる機械学習システム、エッジデバイスおよび情報処理装置を提供することにある。
実施形態に係る機械学習システムは、複数の入力データの中から、第1機械学習モデルを学習させるための複数の学習データを選択する。前記機械学習システムは、第1情報処理装置と、前記第1情報処理装置とネットワークを介して接続される第2情報処理装置とを備える。前記第1情報処理装置は、第1評価部と、第1選択部と、候補データ送信部と、を有する。前記第1評価部は、予め定められた第1評価基準に基づき、前記複数の入力データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を表す第1評価値を算出する。前記第1選択部は、前記複数の入力データのそれぞれの前記第1評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の入力データのそれぞれを複数の候補データに含めるか否かを選択する。前記候補データ送信部は、前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記第2情報処理装置に送信する。前記第2情報処理装置は、候補データ受信部と、第2評価部と、第2選択部と、を有する。前記候補データ受信部は、前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記第1情報処理装置から受信する。前記第2評価部は、前記第1評価基準とは異なる予め定められた第2評価基準に基づき、前記複数の候補データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を示す第2評価値を算出する。前記第2選択部は、前記複数の候補データのそれぞれの前記第2評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の候補データのそれぞれを前記複数の学習データに含めるか否かを選択する。
実施形態に係る機械学習システムの構成を示す図。 エッジデバイスおよびクラウド装置の機能構成図。 エッジデバイスおよびクラウド装置のフローチャート。 第1評価値の算出方法の一例を説明するための図。 第2評価値の算出方法の第1例を説明するための図。 第2評価値の算出方法の第2例を説明するための図。 第2評価値の算出方法の第3例を説明するための図。 第2評価値の算出方法の第4例を説明するための図。 第2評価値の算出方法の第5例を説明するための図。 第2評価値の算出方法の第6例を説明するための図。 変形例におけるエッジデバイスおよびクラウド装置の機能構成図。 情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は、実施形態に係る機械学習システム10の構成を示す図である。
機械学習システム10は、時系列の複数の入力データを取得し、取得した複数の入力データのそれぞれに対して予め設定された第1機械学習モデルを用いて推論処理を実行する。さらに、機械学習システム10は、取得した複数の入力データの中から、第1機械学習モデルを学習させるための複数の学習データを選択する。そして、機械学習システム10は、選択して得られた複数の学習データを用いて、第1機械学習モデルを再学習させる。
機械学習システム10は、エッジデバイス21と、クラウド装置22とを備える。
エッジデバイス21は、第1情報処理装置の一例である。エッジデバイス21は、周囲環境から複数の入力データを時系列に収集し、収集した複数の入力データのそれぞれに対して情報処理を実行する。エッジデバイス21は、複数の入力データのそれぞれに対する情報処理の結果を、ネットワークを介してクラウド装置22に送信する。
クラウド装置22は、第2情報処理装置の一例である。クラウド装置22は、ネットワークを介してエッジデバイス21と接続される。クラウド装置22は、ネットワークを介してエッジデバイス21から、複数の入力データのそれぞれに対する情報処理の結果を取得する。クラウド装置22は、複数の入力データのそれぞれに対する情報処理の結果をユーザ等に出力したり、情報処理の結果に対してさらなる情報処理を実行したりする。
エッジデバイス21は、ハードウェアの第1演算処理装置25を含む。第1演算処理装置25は、例えば1または複数のCPU(Central Processing Unit)等により構成されるプロセッシング回路である。第1演算処理装置25は、エッジデバイス21において行われる情報処理を実行する。
クラウド装置22は、例えばサーバ装置等の情報処理装置である。クラウド装置22は、例えば複数の情報処理装置が連携して動作するサーバ装置であってもよい。クラウド装置22は、ハードウェアの第2演算処理装置26を含む。第2演算処理装置26は、例えば1または複数のCPU等により構成されるプロセッシング回路である。第2演算処理装置26は、クラウド装置22において行われる情報処理を実行する。
第2演算処理装置26は、第1演算処理装置25よりも演算精度の高い情報処理を実行する。例えば、第1演算処理装置25が32ビット精度の浮動小数演算処理を実行する場合、第2演算処理装置26は、64ビット精度の浮動小数演算処理を実行する、などである。これにより、第2演算処理装置26は、第1演算処理装置25と同一の演算処理を実行した場合、第1演算処理装置25とは異なる演算結果が得られる。
図2は、エッジデバイス21およびクラウド装置22の機能構成を示すブロック図である。
エッジデバイス21は、入力データ生成部31と、推論部32と、結果送信部33とを備える。クラウド装置22は、結果受信部34と、出力部35とを備える。
入力データ生成部31は、エッジデバイス21の周囲を観測した観測結果を収集する。入力データ生成部31は、収集した観測結果に基づき時系列に並んだ複数の入力データを生成する。入力データ生成部31は、例えば、撮像装置であってもよい。この場合、入力データ生成部31は、所定時間毎に、周囲を撮像して、撮像した周囲を表す画像データを入力データとして生成する。また、入力データ生成部31は、マイクロフォン装置であってもよい。この場合、入力データ生成部31は、周囲の音声を収音して、予め定められた時間長単位の音声データを入力データとして生成する。また、入力データ生成部31は、1または複数のセンサ装置であってもよい。この場合、入力データ生成部31は、所定時間毎に、対象物の温度または湿度等をセンシングして、センサデータを入力データとして生成する。
推論部32は、時系列の複数の入力データのそれぞれを、順次に取得する。推論部32は、第1機械学習モデルに基づき、時系列の複数の入力データのそれぞれに対して推論処理をし、推論処理をして得られる推論結果を出力する。例えば、推論部32は、複数の入力データのそれぞれを時系列に取得し、複数の入力データのそれぞれを取得する毎に、推論処理をし、推論処理をして得られる推論結果を出力する。
第1機械学習モデルは、例えば予めパラメータが学習されたニューラルネットワークである。第1機械学習モデルがニューラルネットワークである場合、推論部32は、取得した入力データをニューラルネットワークに与え、ニューラルネットワークから出力される推論結果を取得する。
結果送信部33は、推論部32から出力された推論結果を、ネットワークを介してクラウド装置22に送信する。結果送信部33は、推論部32から予め定められた推論結果が出力された場合にのみ、推論結果をクラウド装置22に送信してもよい。例えば、結果送信部33は、画像データに含まれる人物が、予め定められた人物であると識別された場合にのみ、推論結果をクラウド装置22に送信してもよい。
結果受信部34は、エッジデバイス21からネットワークを介して推論結果を受信する。
出力部35は、結果受信部34により推論結果が受信された場合、受信された推論結果を例えばユーザの保持する端末装置から出力させたり、表示装置に表示させたりする。また、出力部35は、受信された推論結果を他の情報処理装置にさらに送信してもよい。
以上のような機械学習システム10は、複数の入力データを時系列に生成し、生成した複数の入力データのそれぞれに対して予め設定された第1機械学習モデルを用いて推論処理を実行することができる。
さらに、エッジデバイス21は、第1評価部41と、第1選択部42と、候補データ送信部43とを備える。また、さらに、クラウド装置22は、候補データ受信部44と、第2評価部45と、第2選択部46と、記憶部47と、学習部48とを備える。
第1評価部41は、入力データ生成部31により生成された複数の入力データのそれぞれを取得する。第1評価部41は、予め定められた第1評価基準に基づき、複数の入力データのそれぞれにおける第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を表す第1評価値を算出する。例えば、第1評価部41は、複数の入力データのそれぞれを生成順に時系列に取得し、複数の入力データのそれぞれを取得する毎に、第1評価値を算出する。
第1評価値は、第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を例えば実数により表す値であってもよい。また、第1評価値は、有効であることまたは有効でないことを示す2値であってもよい。
本実施形態において、第1評価部41は、複数の入力データのうちの任意の第1入力データについての第1評価値を、第1入力データと、第1入力データとは異なるデータとの関係に基づき、算出する。なお、第1評価部41による第1評価値の算出方法の一例については、その詳細を、図4を参照して後述する。
第1選択部42は、入力データ生成部31により生成された複数の入力データを取得する。さらに、第1選択部42は、取得した入力データについての第1評価値を第1評価部41から取得する。
第1選択部42は、複数の入力データのそれぞれの第1評価値を予め定められた値と比較することにより、複数の入力データのそれぞれを複数の候補データに含めるか否かを選択する。複数の候補データのそれぞれは、第1機械学習モデルを学習させるための複数の学習データの候補となるデータである。
例えば、第1評価値が実数で表されている場合、第1選択部42は、複数の入力データのうちの、第1評価値が予め定められた値以上または予め定められた値以下の入力データを候補データとして選択する。また、例えば、第1評価値が2値で表されている場合、第1選択部42は、複数の入力データのうちの、第1評価値が有効であることを示す値の入力データを候補データとして選択する。
また、例えば、第1選択部42は、複数の入力データのそれぞれを時系列に取得してもよい。この場合、第1選択部42は、複数の入力データのそれぞれを取得する毎に、取得した入力データを候補データとして選択するか否かを判断する。
候補データ送信部43は、第1選択部42により選択された複数の候補データのそれぞれを、ネットワークを介してクラウド装置22に送信する。例えば、候補データ送信部43は、第1選択部42から、複数の候補データのそれぞれを時系列に取得する。そして、候補データ送信部43は、複数の候補データのそれぞれを取得する毎に、取得した候補データをネットワークを介してクラウド装置22に送信する。
候補データ受信部44は、複数の候補データのそれぞれを、ネットワークを介してエッジデバイス21から受信する。例えば、候補データ受信部44は、複数の候補データのそれぞれを、エッジデバイス21から時系列に受信する。
第2評価部45は、候補データ受信部44により受信された複数の候補データのそれぞれを取得する。第2評価部45は、第1評価基準とは異なる予め定められた第2評価基準に基づき、複数の候補データのそれぞれにおける第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を表す第2評価値を算出する。例えば、第2評価部45は、複数の候補データのそれぞれを受信順に時系列に取得し、複数の候補データのそれぞれを取得する毎に、第2評価値を算出する。
第2評価値は、第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を例えば実数により表す値であってもよい。また、第2評価値は、有効であることまたは有効でないことを示す2値であってもよい。
本実施形態において、第2評価部45は、複数の候補データのうちの任意の第1候補データについての第2評価値を、第1候補データを何れかの機械学習モデルに入力することにより得られる推論結果または中間結果を解析することにより、算出する。より具体的には、第2評価部45は、第1候補データを何れかの機械学習モデルに入力することにより得られる推論結果または中間結果から、第1機械学習モデルに入力して得られる推論結果の不確実性が高い程、大きくなるまたは小さくなる第2評価値を算出する。なお、第2評価部45による第2評価値の算出方法の一例については、その詳細を、図5~図10を参照して後述する。
なお、エッジデバイス21の候補データ送信部43は、第2評価部45において、エッジデバイス21の推論部32により算出される、第1候補データを第1機械学習モデルに入力して得られる推論結果および中間結果の少なくとも一方を用いて第2評価値を算出する場合、推論結果および中間結果の少なくとも一方を、第1候補データとともにネットワークを介して送信する。また、この場合、候補データ受信部44は、第1候補データとともに推論結果および中間結果の少なくとも一方をエッジデバイス21から受信する。そして、第2評価部45は、候補データ受信部44により受信された推論結果および中間結果を用いて第2評価値を算出する。
第2選択部46は、候補データ受信部44により受信された複数の候補データを取得する。さらに、第2選択部46は、受信された候補データについての第2評価値を第2評価部45から取得する。
第2選択部46は、候補データ受信部44により受信された複数の候補データのそれぞれの第2評価値を予め定められた値と比較することにより、複数の候補データのそれぞれを複数の学習データに含めるか否かを選択する。複数の学習データのそれぞれは、第1機械学習モデルを再学習させるため教師となるデータである。
例えば、第2評価値が実数で表されている場合、第2選択部46は、複数の候補データのうちの、第2評価値が予め定められた値以上または予め定められた値以下の候補データを学習データとして選択する。また、例えば、第2評価値が2値で表されている場合、第2選択部46は、複数の候補データのうちの、第2評価値が有効であることを示す値の候補データを学習データとして選択する。
また、例えば、第2選択部46は、複数の候補データのそれぞれを受信順に時系列に取得してもよい。この場合、第2選択部46は、複数の候補データのそれぞれを取得する毎に、取得した候補データを学習データとして選択するか否かを判断する。
記憶部47は、第2選択部46により選択された複数の学習データを記憶する。
学習部48は、例えば予め定められたタイミングまたは所定の指示を受け付けた場合、記憶部47に記憶された複数の学習データを用いて、第1機械学習モデルを訓練する。学習部48は、第1機械学習モデルを訓練した後に、第1機械学習モデルに設定されたパラメータをエッジデバイス21に送信して、エッジデバイス21が推論処理に用いる第1機械学習モデルのパラメータを更新させる。
このような機械学習システム10は、取得した複数の入力データの中から、第1機械学習モデルを学習させるための複数の学習データを選択することができる。そして、機械学習システム10は、選択して得られた複数の学習データを用いて、第1機械学習モデルを再学習させることができる。
図3は、エッジデバイス21およびクラウド装置22の処理の流れを示すフローチャートである。機械学習システム10は、図3に示す流れで処理を実行する。
エッジデバイス21は、所定時間毎に、S12からS17の処理を実行する(S11とS18との間のループ処理)。
ループ内では、まず、S11において、エッジデバイス21は、エッジデバイス21の周囲を観測した観測結果を収集して、収集した観測結果に基づき入力データを生成する。例えば、エッジデバイス21は、周囲を撮像して、撮像した周囲を表す画像データを入力データとして生成する。
続いて、S13において、エッジデバイス21は、第1機械学習モデルに基づき、入力データに対して推論処理をする。例えば、エッジデバイス21は、第1機械学習モデルを用いて、取得した入力データが予め定められた複数のクラスのうちの何れかのクラスに属するかを分類する。
続いて、S14において、エッジデバイス21は、推論結果を、ネットワークを介してクラウド装置22に送信する。なお、エッジデバイス21は、予め定められた推論結果が出力された場合にのみ、推論結果をクラウド装置22に送信してもよい。例えば、エッジデバイス21は、画像データに含まれる人物が、予め定められた人物であると識別された場合にのみ、推論結果をクラウド装置22に送信してもよい。
続いて、S15において、エッジデバイス21は、第1評価基準に基づき、取得した入力データについての第1評価値を算出する。
続いて、S16において、エッジデバイス21は、第1評価値に基づき、生成した入力データを学習データとして採用する候補となる候補データとして選択するか否かを判断する。
生成した入力データを候補データとして選択する場合(S16のYes)、エッジデバイス21は、処理をS17に進める。
S17において、エッジデバイス21は、生成した入力データを候補データとしてクラウド装置22に送信する。
エッジデバイス21は、生成した入力データを候補データとして選択しない場合(S16のNo)またはS17の送信処理を完了した場合、S11とS18との間のループ内の処理を終えて、所定時間後に、S12から処理を繰り返す。
なお、エッジデバイス21は、S13からS14までの処理と、S15からS17までの処理とを並行に実行してもよい。
一方、クラウド装置22は、S21から処理を実行する。
S21において、クラウド装置22は、エッジデバイス21から候補データを受信したか否かを判断する。クラウド装置22は、エッジデバイス21から候補データを受信しない場合(S21のNo)、処理をS21で待機する。クラウド装置22は、エッジデバイス21から候補データを受信した場合(S21のYes)、処理をS22に進める。
S22において、クラウド装置22は、第2評価基準に基づき、受信した候補データについての第2評価値を算出する。
続いて、S23において、クラウド装置22は、第2評価値に基づき、受信した候補データを学習データとして選択するか否かを判断する。
受信した候補データを学習データとして選択する場合(S23のYes)、クラウド装置22は、処理をS24に進める。
S24において、クラウド装置22は、受信した候補データを、学習データとして記憶部47に保存する。
クラウド装置22は、受信した候補データを学習データとして選択しない場合(S23のNo)またはS24の保存処理を終了した場合、処理をS21に戻し、S21から処理を繰り返す。
そして、クラウド装置22は、例えば予め定められたタイミングまたは所定の指示を受け付けた場合、記憶部47に記憶された複数の学習データを用いて、第1機械学習モデルを訓練する。クラウド装置22は、第1機械学習モデルを訓練した後に、第1機械学習モデルに設定されたパラメータをエッジデバイス21に送信して、エッジデバイス21が推論処理に用いる第1機械学習モデルのパラメータを更新させる。
図4は、第1評価値の算出方法の一例を説明するための図である。
本実施形態において、第1評価部41は、複数の入力データのそれぞれについての第1評価値を、他の入力データとの相関関係に基づき算出する。より詳しくは、第1評価部41は、複数の入力データのうちの第1入力データについての第1評価値を、第1入力データと、複数の入力データのうちの第1入力データとは異なる1または2以上の第2入力データとの相関関係に基づき、算出する。そして、第1選択部42は、このように算出した第1評価値に基づき、第1入力データを、学習データとして採用する候補となる複数の候補データの一つとして選択するか否かを判断する。
時系列の複数の入力データは、時間的に近い2以上のデータの相関が高く、類似する可能性が高い性質を有する。このため、エッジデバイス21は、第1入力データと、第1入力データとは異なる1または2以上の第2入力データ間の相関関係に基づき第1評価値を算出することにより、複数の入力データの中から、互いに相違の大きい複数の候補データを選択することができる。機械学習モデルは、互いの相違が大きい、つまり、ばらつきのある複数のデータを用いて学習することにより、広汎な入力データに対し精度良く推論をすることが期待できる。従って、エッジデバイス21は、このような入力データを複数の候補データの一つとして選択して、学習データの候補としてクラウド装置22に送信することにより、第1機械学習モデルを精度良く再学習させることができる。
さらに、データ間の相関関係を算出する処理は、例えば機械学習モデルの推論結果または中間結果を解析する処理と比較して、負荷が軽い。従って、エッジデバイス21は、第1入力データと、1または2以上の第2入力データ間の相関関係に基づき第1評価値を算出することにより、比較的に簡易な処理で、第1入力データを候補データとして選択するか否かを判断することができ、仮にエッジデバイス21の演算リソースが限定されていても実現が容易である。
例えば、第1評価部41は、第1入力データの取得時刻と、1または2以上の第2入力データのうちの第1入力データの直前に複数の候補データの一つとして選択された第2入力データの取得時刻との時間差に応じた値を、第1評価値として算出する。例えば、そして、第1選択部42は、第1評価値と予め定められた基準値とを比較して、第1入力データを複数の候補データの1つとして選択する。例えば、第1評価部41は、時間差が大きい程、大きな値となる第1評価値を生成する。この場合、第1選択部42は、第1評価値が基準値より大きい第1入力データを、候補データとして選択する。
時系列の複数の入力データに含まれる第1入力データと、第2入力データとは、取得時間の差が大きい程、相違が大きい可能性が高い。従って、第1評価部41は、直前の候補データとの取得時間の差が長い入力データの第1評価値を大きくすることにより、機械学習モデルを精度良く学習させる入力データを候補データとして選択させることができる。
また、例えば、第1評価部41は、第1入力データと、複数の候補データのうちの、第1入力データに対して直前のk個(kは1以上の整数)の候補データとの相違を表す相違度に応じた値を、第1評価値として算出してもよい。そして、第1選択部42は、第1評価値と予め定められた基準値とを比較して、第1入力データを複数の候補データの1つとして選択する。例えば、第1評価部41は、相違が大きい程、大きな値となる第1評価値を生成する。この場合、第1選択部42は、第1評価値が基準値より大きい第1入力データを、候補データとして選択する。データ同士の相違度は、画像データではSAD(Sum of Absolute Difference, 差分の絶対値の合計)、SSD(Sum of Squared Difference, 差分の二乗の合計)、正規化相互相関値など、一般的な画像処理で使われる評価指標を利用して算出することができる。音声、テキストなど他のデータ同士の相違度についても、同様の評価指標を利用して算出することができる。
例えば、第1評価部41は、第1入力データとk個の候補データのそれぞれとの差分の平均値または最大値等に基づき、相違度を算出してもよい。また、第1評価部41は、第1入力データを所定関数または所定モデルに入力して得られる特徴量と、k個の候補データのそれぞれを所定関数または所定モデルに入力して得られる特徴量との差分の平均値または最大値等に基づき、相違度を算出してもよい。また、例えば、第1評価部41は、2つのデータの相関関係の強さを表す相関値を算出する関数またはモデルに、第1入力データと、k個の候補データのそれぞれとを入力して相関値を算出し、相関値に基づき相違度を算出してもよい。第1評価部41は、このように第1評価値を算出することによっても、機械学習モデルを精度良く学習させる候補データを選択させることができる。
また、第1評価部41の相違度の比較対象は、第1機械学習モデルを訓練したときに用いた学習データから選定しても良い。例えば第1機械学習モデルの学習データからk個の代表値を求めておき、第1入力データとの相違度を算出することもできるし、学習データのk個の代表値と第1入力データを所定関数または所定モデルに入力して得られる特徴量の差分から相違度を算出することもできる。あるいは、第1機械学習モデルの学習データとの相違度を出力する新たな機械学習モデルを第1機械学習モデルとは別に訓練しておき、第1入力データをこの機械学習モデルに入力して得られる相違度に基づいて候補データを選択させることもできる。
また、第1評価値は、有効または非有効の2値を表す値であってもよい。この場合、第1評価部41は、予め設定された確率で、有効または非有効が発生するように、乱数に基づき第1評価値を算出する。さらに、第1選択部42は、第1評価値が有効を示す第1入力データを複数の候補データの1つとして選択する。例えば、第1評価部41は、有効の確率が0.1%と設定してある場合、第1入力データの第1評価値を、0.1%の確率で有効を示す値とし、99.9%の確率で非有効を示す値とする。
また、第1評価部41は、上述した時間差、上述した相違度および上述した確率の何れか2個以上を組み合わせに基づき、第1評価値を算出してもよい。
例えば、第1評価値が有効または非有効の2値を表す値である場合、第1評価部41は、第1入力データの取得時刻と、1または2以上の第2入力データのうちの第1入力データの直前に複数の候補データの一つとして選択された第2入力データの取得時刻との時間差が大きいほど、有効とする確率を高くして第1評価値を算出してもよい。
また、例えば、第1評価部41は、第1入力データと、第1入力データに対して直前のk個の候補データとの相違度が予め設定された閾値以上であって、且つ、所定確率または時間差に応じた確率で乱数に基づき有効を示す値が決定された場合に、第1評価値を、有効を示す値としてもよい。
なお、例えば、第1評価部41は、エッジデバイス21におけるデータ処理の負荷に応じて、上述した時間差、上述した相違度若しくは上述した確率、または、これらの2個以上を組み合わせてのうちの何れかの算出方法を採用してもよい。例えば、第1評価部41は、データ処理の負荷が所定値より小さい場合には、2個以上の組み合わせを用いた算出方法を採用してもよいし、データ処理の負荷が所定値より大きい場合には、例えば上述した時間差、上述した相違度若しくは上述した確率の何れか1つを用いた算出方法を採用してもよい。これにより、第1評価部41は、エッジデバイス21の演算能力の範囲内で、機械学習モデルを精度良く学習させる候補データを選択させることができる。
以上のように第1評価値を算出して複数の入力データの中から学習データの候補となる候補データを送信することにより、エッジデバイス21は、互いに類似した複数の候補データをクラウド装置22へと送信する可能性を小さくすることができる。これにより、エッジデバイス21は、比較的に簡易な処理により、複数の入力データの中から再学習に有効な複数の候補データを選択することができるとともに、クラウド装置22へのデータの送信量を軽減することができる。
図5は、第2評価値の算出方法の第1例を説明するための図である。
本実施形態において、第2評価部45は、エッジデバイス21から送信された複数の候補データのうちの第1候補データについての第2評価値を、第1候補データを機械学習モデルに入力することにより得られる推論結果または中間結果に基づき算出する。例えば、第2評価部45は、第1候補データを第1機械学習モデルに入力させた場合に推論結果が不確実となる可能性に応じた値を、第2評価値として算出する。そして、第2選択部46は、このように算出した第2評価値に基づき、第1候補データを、複数の学習データの一つとして選択するか否かを判断する。
機械学習モデルは、入力データ中の値が微小変化した場合に、推論結果が変化する場合がある。また、機械学習モデルは、ニューラルネットワークにおける重みなどのパラメータまたは接続関係が微小変化した場合、推論結果が変化する場合もある。また、複数のクラスの何れのクラスに属するかを分類する機械学習モデルは、同時に2個以上のクラスに属する分類確率が高くなる入力データが入力される場合もある。また、機械学習モデルは、実行されるハードウェアの演算精度が異なると、推論結果が変化する入力データが入力される場合もある。
このような各入力データが入力された場合、機械学習モデルは、推論結果がばらついたり、変化したりし、不確実が高くなる。従って、機械学習モデルは、このような推論結果の不確実性が高くなる入力データを用いて再学習することにより、広汎なデータが入力されても安定して精度良く推論処理をすることが期待できる。従って、クラウド装置22は、このような入力データを複数の学習データの一つとして選択して、第1機械学習モデルの再学習に用いる。これにより、クラウド装置22は、第1機械学習モデルを精度良く再学習させることができる。
さらに、機械学習モデルに入力することにより得られる推論結果または中間結果を解析することにより第2評価値を算出する処理は、データ間の相関関係を算出する処理と比較して、負荷が重い。しかし、クラウド装置22は、エッジデバイス21と比較して演算リソースが多い。このため、クラウド装置22は、比較的容易に、第1候補データを複数の学習データの一つとして選択するか否かを判断することができる。また、クラウド装置22は、複数の入力データのうちの一部の候補データのそれぞれに対して第2評価値を算出する。従って、クラウド装置22は、第2評価値を算出する処理量を軽減することができる。
第1例において、第1機械学習モデルは、入力されたデータが複数のクラスのうちの何れかのクラスに属するかを分類する。この場合、第2評価部45は、第1候補データを第1機械学習モデルに入力することにより得られる、複数のクラスのそれぞれに属する分類確率を取得する。さらに、第2評価部45は、複数のクラスのうちの第1候補データが属すると分類されたクラスの分類確率と、属さないと分類された1または複数のクラスのそれぞれの分類確率との相違を表す相違度に応じた値を、第2評価値として算出する。そして、第2選択部46は、第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、第1候補データを複数の学習データの1つとして選択する。
例えば、第2評価部45は、相違度が小さい、つまり2個以上のクラスに属する分類確率が高くなる場合に大きな値となる第2評価値を算出する。この場合、第2選択部46は、第2評価値が基準値より大きな場合に、第1候補データを複数の学習データの一つとして選択する。
例えば、図5の例において、第1機械学習モデルは、第1候補データが入力された場合における、第1クラスの分類確率が35%、第2クラスの分類確率が40%、第3クラスの分類確率が25%となっている。このような場合、第2評価部45は、第2クラスの分類確率(40%)と、第1クラスの分類確率(35%)との差(5%)を相違度として算出し、算出した相違度が小さい程、大きな値となる第2評価値を算出する。
推論結果として得られたクラスの分類確率と、他のクラス分類確率との差が小さい入力データは2個以上のクラスに属する分類確率が高く、第1機械学習モデルにおける推論結果が不確実となる可能性が高い。従って、第1例に係る第2評価部45は、このような候補データを複数の学習データの一つとして選択させることにより、第1機械学習モデルを精度良く再学習させることができる。
なお、このような各クラスの分類確率は、機械学習モデルがニューラルネットワークの場合、最終レイヤまたは最終レイヤの前段レイヤから出力される。従って、第2評価部45がこのような第2評価値を算出する場合、エッジデバイス21の候補データ送信部43は、候補データをクラウド装置22へと送信するとともに、推論部32による推論結果および分類確率を出力するレイヤから得られる中間結果をクラウド装置22に送信してもよい。そして、第2評価部45は、エッジデバイス21から受信した推論結果および中間結果に基づき、第2評価値を算出してもよい。これにより、第2評価部45は、第2評価値を算出するための演算量を少なくすることができる。
図6は、第2評価値の算出方法の第2例を説明するための図である。
第2例に係る第2評価部45は、第1演算精度のハードウェアの第1演算処理装置25により算出される第1評価データと、第1演算精度よりも高い第2演算精度のハードウェアの第2演算処理装置26により算出される第2評価データとの相違を表す相違度に応じた値を、第2評価値として算出する。
より詳しくは、第2例に係る第1評価データは、エッジデバイス21が備える第1演算処理装置25により算出され、第1候補データを第1機械学習モデルに入力することにより得られる、第1機械学習モデルの出力データおよび第1機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データの少なくとも1つを含む。また、第2例に係る第2評価データは、クラウド装置22が備える第2演算処理装置26により算出され、第1候補データを第1機械学習モデルに入力することにより得られる、第1機械学習モデルの出力データおよび第1機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データのうちの、第1評価データと対応するデータを含む。
そして、第2例に係る第2選択部46は、第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、第1候補データを複数の学習データの1つとして選択する。例えば、第2評価部45は、相違度が大きい程、大きな値となる第2評価値を算出する。この場合、第2選択部46は、第2評価値が基準値より大きな場合に、第1候補データを複数の学習データの一つとして選択する。
このような、演算精度の異なる2つの演算処理装置により算出された推定結果が異なる場合、その入力データは、第1機械学習モデルにおける推論結果が不確実となる可能性が高いとみなす。従って、第2例に係る第2評価部45は、このような入力データを複数の学習データの一つとして選択させることにより、第1機械学習モデルを精度良く再学習させることができる。
なお、第2例に係るエッジデバイス21の候補データ送信部43は、推論部32から第1評価データを取得し、ネットワークを介してクラウド装置22に送信する。第2評価部45は、エッジデバイス21から受信した第1評価データを取得する。第2評価部45は、クラウド装置22が備える第2演算処理装置26により第2評価データを算出する。そして、第2評価部45は、エッジデバイス21から受信した第1評価データと、クラウド装置22が備える第2演算処理装置26により算出された第2評価データとに基づき、第2評価値を算出する。これにより、第2評価部45は、第1評価データを算出する演算処理を実行しなくてよいので、第2評価値を算出するための演算量を少なくすることができる。
図7は、第2評価部45による第2評価値の算出方法の第3例を説明するための図である。
第3例に係る第2評価部45は、第1候補データを第1機械学習モデルに入力することにより得られる第1評価データと、第1候補データの一部を変更したデータを第1機械学習モデルに入力することにより得られる第2評価データとの相違を表す相違度に応じた値を、第2評価値として算出する。
より詳しくは、第3例に係る第1評価データは、第1候補データを第1機械学習モデルに入力することにより得られる、第1機械学習モデルの出力データおよび第1機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データの少なくとも1つを含む。また、第3例に係る第2評価データは、第1候補データのうち一部の値を変更したデータを第1機械学習モデルに入力することにより得られる、第1機械学習モデルの出力データおよび第1機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データのうちの、第1評価データと対応するデータを含む。
そして、第3例に係る第2選択部46は、第2例と同様に、第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、第1候補データを複数の学習データの1つとして選択する。
このような、微小な変化をした入力データとの推定結果が異なる場合、その入力データは、第1機械学習モデルにおける推論結果が不確実となる可能性が高いとみなす。従って、第3例に係る第2評価部45は、このような入力データを複数の学習データの一つとして選択させることにより、第1機械学習モデルを精度良く再学習させることができる。
なお、第3例において、エッジデバイス21の候補データ送信部43は、第2例と同様に、第1評価データをクラウド装置22に送信してもよい。そして、第3例において、第2評価部45は、エッジデバイス21から受信した第1評価データと、クラウド装置22により算出された第2評価データとに基づき、第2評価値を算出してもよい。これにより、第2評価部45は、第2評価値を算出するための演算量を少なくすることができる。
図8は、第2評価部45による第2評価値の算出方法の第4例を説明するための図である。
第4例に係る第2評価部45は、第1候補データを第1機械学習モデルに入力することにより得られる第1評価データと、第1候補データを第1機械学習モデルの一部を変更した第2機械学習モデルに入力することにより得られる第2評価データとの相違を表す相違度に応じた値を、第2評価値として算出する。
より詳しくは、第4例に係る第1評価データは、第1候補データを第1機械学習モデルに入力することにより得られる、第1機械学習モデルの出力データおよび第1機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データの少なくとも1つを含む。第4例に係る第2評価データは、第1候補データを第1機械学習モデルの一部を変更した第2機械学習モデルに入力することにより得られる、第2機械学習モデルの出力データおよび第2機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データのうちの、第1評価データと対応するデータを含む。
第2機械学習モデルは、例えば、第1機械学習モデルの内部パラメータの一部を変更したモデルである。例えば、第2機械学習モデルは、ニューラルネットワークである場合、任意の第1ノードから次の第2ノードへと発火信号を伝達する遷移における重みパラメータを0とすることにより、第1ノードから第2ノードへと発火信号を伝達する経路を切断されたモデルである。また、第2機械学習モデルは、第1機械学習モデルの一部の重みパラメータを微小に変化させたモデルであてもよい。
そして、第4例に係る第2選択部46は、第2例と同様に、第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、第1候補データを複数の学習データの1つとして選択する。
このような、微小に構成が異なる2つの演算処理装置により算出された推定結果が異なる場合、その入力データは、第1機械学習モデルにおける推論結果が不確実となる可能性が高いとみなす。従って、第4例に係る第2評価部45は、このような入力データを複数の学習データの一つとして選択させることにより、第1機械学習モデルを精度良く再学習させることができる。
なお、第4例において、エッジデバイス21の候補データ送信部43は、第2例と同様に、第1評価データをクラウド装置22に送信してもよい。そして、第4例において、第2評価部45は、エッジデバイス21から受信した第1評価データと、クラウド装置22により算出された第2評価データと基づき、第2評価値を算出してもよい。これにより、第2評価部45は、第2評価値を算出するための演算量を少なくすることができる。
図9は、第2評価部45による第2評価値の算出方法の第5例を説明するための図である。
第5例に係る第2評価部45は、複数の出力データのばらつきを表す値を、第2評価値として算出する。ここで、複数の出力データは、第1候補データを、第1機械学習モデルとは異なる学習パラメータで学習された複数の機械学習モデルに入力することにより得られる、複数の推論結果である。例えば、複数の機械学習モデルは、第2機械学習モデル、第3機械学習モデル、第4機械学習モデル、…、第n機械学習モデルを含む。この場合、第2~第n機械学習モデルのそれぞれは、第1機械学習モデルとは異なる学習パラメータで学習され、且つ、互いに異なる学習パラメータで学習される。第2~第n機械学習モデルのそれぞれは、ニューラルネットワークであっても、他のモデルであってもよい。
そして、第5例に係る第2選択部46は、第2例と同様に、第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、第1候補データを複数の学習データの1つとして選択する。
このような、互いに異なる複数の機械学習モデルを用いて算出された推定結果が異なる場合、その入力データは、第1機械学習モデルにおける推論結果が不確実となる可能性が高いとみなす。従って、第5例に係る第2評価部45は、このような入力データを複数の学習データの一つとして選択させることにより、第1機械学習モデルを精度良く再学習させることができる。
図10は、第2評価部45による第2評価値の算出方法の第6例を説明するための図である。
第6例に係る第2評価部45は、第1出力データと、1以上の第2出力データのそれぞれとの相違を表す相違度に基づく値を、第2評価値として算出する。ここで、第1出力データは、第1候補データを第1機械学習モデルに入力することにより得られる推論結果である。また、1以上の第2出力データのそれぞれは、第1候補データを第1機械学習モデルとは異なる学習パラメータで学習された1以上の機械学習モデルに入力することにより得られる、1以上の推論結果である。例えば、複数の機械学習モデルは、第2機械学習モデル、第3機械学習モデル、第4機械学習モデル、…、第n機械学習モデルを含む。この場合、第2~第n機械学習モデルのそれぞれは、第1機械学習モデルとは異なる学習パラメータで学習され、且つ、互いに異なる学習パラメータで学習される。1以上の機械学習モデルのそれぞれは、ニューラルネットワークであっても、他のモデルであってもよい。
第2評価部45は、第1出力データと、1以上の第2出力データのそれぞれとの差分の平均値または最大値等に基づき、相違度を算出してもよい。また、第2評価部45は、第1出力データを所定関数または所定モデルに入力して得られる値と、1以上の第2出力データのそれぞれを所定関数または所定モデルに入力して得られる値との差分の平均値または最大値等に基づき、相違度を算出してもよい。また、例えば、第2評価部45は、2つのデータの相関関係の強さを表す相関値を算出する関数またはモデルに、第1出力データと、1以上の第2出力データのそれぞれとを入力して相関値を算出し、相関値に基づき相違度を算出してもよい。
そして、第6例に係る第2選択部46は、第2例と同様に、第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、第1候補データを複数の学習データの1つとして選択する。
このような、第1機械学習モデルを用いて算出された推定結果と、第2機械学習モデルを用いて算出された推定結果が異なる場合、その入力データは、第1機械学習モデルにおける推論結果が不確実となる可能性が高いとみなす。従って、第6例に係る第2評価部45は、このような入力データを複数の学習データの一つとして選択させることにより、第1機械学習モデルを精度良く再学習させることができる。
なお、第6例に係るエッジデバイス21の候補データ送信部43は、推論部32から第1出力データを取得し、ネットワークを介してクラウド装置22に送信する。第2評価部45は、エッジデバイス21から受信した第1出力データを取得する。第2評価部45は、1以上の第2出力データのそれぞれを算出する。そして、第2評価部45は、エッジデバイス21から受信した第1出力データと、算出した1以上の第2出力データと基づき、第2評価値を算出する。これにより、第2評価部45は、第1出力データを算出する演算処理を実行しないでよいので、第2評価値を算出するための演算量を少なくすることができる。
図11は、変形例に係るエッジデバイス21およびクラウド装置22の機能構成を示すブロック図である。
エッジデバイス21およびクラウド装置22は、図11に示すような構成であってもよい。すなわち、クラウド装置22は、フィードバック部61をさらに備える。エッジデバイス21は、確率変更部62をさらに備える。
エッジデバイス21は、時系列に並んだ複数の入力データを生成し、入力データを生成する毎に、生成した入力データを候補データとして選択するか否かを判断する。そして、エッジデバイス21は、生成した入力データを候補データとして選択した場合、ネットワークを介して候補データをクラウド装置22に送信する。
また、クラウド装置22は、エッジデバイス21から候補データを受信する毎に、受信した候補データを学習データとして選択するか否かを判断し、受信した候補データを学習データとして選択した場合、選択した候補データを学習データとして記憶部47に記憶させる。
ここで、変形例において、フィードバック部61は、第2選択部46によって学習データが選択される毎に、選択した学習データに対応する入力データが、学習データとして選択されたことを示す採用情報を、ネットワークを介して、エッジデバイス21に送信する。
確率変更部62は、ネットワークを介してクラウド装置22から採用情報を受信する。確率変更部62は、採用情報を受信した場合、採用情報に示された入力データより後における予め定められた時間範囲に取得される入力データを、候補データとして選択する確率を、他の時間範囲を選択する確率よりも高くする。
時系列の複数の入力データは、時間的に近い2以上のデータの相関が高く、類似する可能性が高い性質を有する。このため、第1機械学習モデルにおける推論結果が不確実となる可能性が高いと判断された入力データにおける時間的に近傍の他の入力データも、同様に、推論結果が不確実となる可能性が高いと予測される。従って、確率変更部62は、推論結果が不確実となる可能性が高いと判断された入力データの近傍の入力データを候補データとして選択する確率を高くすることにより、学習データとして採用する可能性の高いより多くの入力データをクラウド装置22に送信させることができる。これにより、確率変更部62は、第1機械学習モデルを精度良く再学習させることができる。
以上のように、本実施形態に係る機械学習システム10は、エッジデバイス21で第1評価値を算出して複数の入力データの中から学習データの候補となる候補データを送信することにより、学習に有効ではない互いに類似した複数の候補データをクラウド装置22へと送信する可能性を小さくすることができる。これにより、エッジデバイス21は、比較的に簡易な処理により、複数の入力データの中から学習に有効な複数の候補データを選択することができるとともに、クラウド装置22へのデータの送信量を軽減することができる。
さらに、本実施形態に係る機械学習システム10は、演算能力の高いクラウド装置22で第2評価値を算出して複数の候補データの中から学習データを選択するので、推論結果が不確実となる可能性が高い入力データを、精度良く選択することができる。従って、このような本実施形態に係る機械学習システム10によれば、複数の入力データの中から学習のために有効となる入力データを、精度良く且つ効率良く選択することができる
図12は、エッジデバイス21およびクラウド装置22を構成する情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。エッジデバイス21およびクラウド装置22を構成する情報処理装置は、例えば図12に示すようなコンピュータと同様のハードウェア構成により実現される。なお、クラウド装置22を構成する情報処理装置は、操作入力装置304および表示装置305を備えない構成であってもよい。
情報処理装置は、CPU301と、RAM(Random Access Memory)302と、ROM(Read Only Memory)303と、操作入力装置304と、表示装置305と、記憶装置306と、通信装置307とを備える。そして、これらの各部は、バスにより接続される。
CPU301は、プログラムに従って演算処理および制御処理等を実行するプロセッサである。CPU301は、RAM302の所定領域を作業領域として、ROM303および記憶装置306等に記憶されたプログラムとの協働により各種処理を実行する。
RAM302は、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)等のメモリである。RAM302は、CPU301の作業領域として機能する。ROM303は、プログラムおよび各種情報を書き換え不可能に記憶するメモリである。
操作入力装置304は、マウスおよびキーボード等の入力デバイスである。操作入力装置304は、ユーザから操作入力された情報を指示信号として受け付け、指示信号をCPU301に出力する。
表示装置305は、LCD(Liquid Crystal Display)等の表示デバイスである。表示装置305は、CPU301からの表示信号に基づいて、各種情報を表示する。
記憶装置306は、フラッシュメモリ等の半導体による記憶媒体、または、磁気的若しくは光学的に記録可能な記憶媒体等にデータを書き込みおよび読み出しをする装置である。記憶装置306は、CPU301からの制御に応じて、記憶媒体にデータの書き込みおよび読み出しをする。通信装置307は、CPU301からの制御に応じて外部の機器とネットワークを介して通信する。
エッジデバイス21を実現する情報処理装置で実行されるプログラムは、入力データ生成モジュールと、推論モジュールと、結果送信モジュールと、第1評価モジュールと、第1選択モジュールと、候補データ送信モジュールとを含むモジュール構成となっている。このプログラムは、CPU301(プロセッサ)によりRAM302上に展開して実行されることにより、情報処理装置を、入力データ生成部31、推論部32、結果送信部33、第1評価部41、第1選択部42および候補データ送信部43として機能させる。なお、情報処理装置は、入力データ生成部31、推論部32、結果送信部33、第1評価部41、第1選択部42および候補データ送信部43の一部または全部がハードウェア回路により実現されてもよい。
クラウド装置22を実現する情報処理装置で実行されるプログラムは、結果受信モジュールと、出力モジュールと、候補データ受信モジュールと、第2評価モジュールと、第2選択モジュールと、学習モジュールとを含むモジュール構成となっている。このプログラムは、CPU301(プロセッサ)によりRAM302上に展開して実行されることにより、情報処理装置を、結果受信部34、出力部35、候補データ受信部44、第2評価部45、第2選択部46、学習部48として機能させる。なお、情報処理装置は、結果受信部34、出力部35、候補データ受信部44、第2評価部45、第2選択部46、学習部48の一部または全部がハードウェア回路により実現されてもよい。
また、コンピュータで実行されるプログラムは、コンピュータにインストール可能な形式または実行可能な形式のファイルで、CD-ROM、フレキシブルディスク、CD-R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
また、このプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、このプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、情報処理装置で実行されるプログラムを、ROM303等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
(付記)
なお、上記の実施形態を、以下の技術案にまとめることができる。
技術案1
複数の入力データの中から、第1機械学習モデルを学習させるための複数の学習データを選択する機械学習システムであって、
第1情報処理装置と、
前記第1情報処理装置とネットワークを介して接続される第2情報処理装置と、
を備え、
前記第1情報処理装置は、
予め定められた第1評価基準に基づき、前記複数の入力データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を表す第1評価値を算出する第1評価部と、
前記複数の入力データのそれぞれの前記第1評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の入力データのそれぞれを複数の候補データに含めるか否かを選択する第1選択部と、
前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記第2情報処理装置に送信する候補データ送信部と、
を有し、
前記第2情報処理装置は、
前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記第1情報処理装置から受信する候補データ受信部と、
前記第1評価基準とは異なる予め定められた第2評価基準に基づき、前記複数の候補データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を示す第2評価値を算出する第2評価部と、
前記複数の候補データのそれぞれの前記第2評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の候補データのそれぞれを前記複数の学習データに含めるか否かを選択する第2選択部と、
を有する機械学習システム。
技術案2
前記第1評価部は、前記複数の入力データのうちの第1入力データについての前記第1評価値を、前記第1入力データと、前記第1入力データとは異なるデータとの関係に基づき、算出する
技術案1に記載の機械学習システム。
技術案3
前記第1評価部は、前記第1入力データの取得時刻と、前記第1入力データとは異なる1または2以上の第2入力データのうちの前記第1入力データの直前に前記複数の候補データの一つとして選択された第2入力データの取得時刻との時間差に応じた値を、前記第1評価値として算出し、
前記第1選択部は、前記第1評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1入力データを前記複数の候補データの1つとして選択する
技術案2に記載の機械学習システム。
技術案4
前記第1評価部は、前記第1入力データと、前記複数の候補データのうちの、前記第1入力データに対して直前のk個(kは、1以上の整数)の候補データとの相違を表す相違度に応じた値を、前記第1評価値として算出し、
前記第1選択部は、前記第1評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1入力データを前記複数の候補データの1つとして選択する
技術案2に記載の機械学習システム。
技術案5
前記第1評価部は、前記第1入力データと、前記第1機械学習モデルの訓練に用いた1以上のデータとの相違を表す相違度に応じた値を、前記第1評価値として算出し、
前記第1選択部は、前記第1評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1入力データを前記複数の候補データの1つとして選択する
技術案2に記載の機械学習システム。
技術案6
前記第1評価値は、有効または非有効の2値を表し、
前記第1評価部は、前記有効または前記非有効が、予め設定された確率で発生するように乱数に基づき前記第1評価値を算出し、
前記第1選択部は、前記第1評価値が選択を示す場合に、前記第1入力データを前記複数の候補データの1つとして選択する
技術案2から5の何れか1項に記載の機械学習システム。
技術案7
前記第2評価部は、前記複数の候補データのうちの第1候補データについての前記第2評価値を、前記第1候補データを機械学習モデルに入力することにより得られる推論結果または中間結果を解析することにより、算出する
技術案1から6の何れか1項に記載の機械学習システム。
技術案8
前記第1機械学習モデルは、入力されたデータが複数のクラスのうちの何れかのクラスに属するかを分類し、
前記第2評価部は、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる、前記複数のクラスのそれぞれに属する分類確率を取得し、前記複数のクラスのうちの前記第1候補データが属すると分類されたクラスの分類確率と、属さないと分類された1または複数のクラスのそれぞれの分類確率との相違を表す相違度に応じた値を、前記第2評価値として算出し、
前記第2選択部は、前記第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1候補データを前記複数の学習データの1つとして選択する
技術案7に記載の機械学習システム。
技術案9
前記第2評価部は、第1演算精度のハードウェアの第1演算処理装置により算出される第1評価データと、前記第1演算精度よりも高い第2演算精度のハードウェアの第2演算処理装置により算出される第2評価データとの相違を表す相違度に応じた値を、前記第2評価値として算出し、
前記第2選択部は、前記第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1候補データを前記複数の学習データの1つとして選択し、
前記第1評価データは、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる、前記第1機械学習モデルの出力データおよび前記第1機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データの少なくとも1つを含み、
前記第2評価データは、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる、前記第1機械学習モデルの出力データおよび前記第1機械学習モデルにおける前記所定演算位置から出力される中間データのうちの、前記第1評価データと対応するデータを含む
技術案7に記載の機械学習システム。
技術案10
前記第2評価部は、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる第1評価データと、前記第1候補データの一部を変更したデータを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる第2評価データとの相違を表す相違度に応じた値を、前記第2評価値として算出し、
前記第2選択部は、前記第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1候補データを前記複数の学習データの1つとして選択し、
前記第1評価データは、前記第1機械学習モデルの出力データおよび前記第1機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データの少なくとも1つを含み、
前記第2評価データは、前記第1機械学習モデルの出力データおよび前記第1機械学習モデルにおける前記所定演算位置から出力される中間データのうちの、前記第1評価データと対応するデータを含む
技術案7に記載の機械学習システム。
技術案11
前記第2評価部は、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる第1評価データと、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルの一部を変更した第2機械学習モデルに入力することにより得られる第2評価データとの相違を表す相違度に応じた値を、前記第2評価値として算出し、
前記第2選択部は、前記第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1候補データを前記複数の学習データの1つとして選択し、
前記第1評価データは、前記第1機械学習モデルの出力データおよび前記第1機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データの少なくとも1つを含み、
前記第2評価データは、前記第2機械学習モデルの出力データおよび前記第2機械学習モデルにおける前記所定演算位置から出力される中間データのうちの、前記第1評価データと対応するデータを含む
技術案7に記載の機械学習システム。
技術案12
前記第2評価部は、複数の出力データのばらつきを表す値を、前記第2評価値として算出し、
前記第2選択部は、前記第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1候補データを前記複数の学習データの1つとして選択し、
前記複数の出力データは、前記第1候補データを、前記第1機械学習モデルとは異なる学習パラメータで学習された複数の機械学習モデルに入力することにより得られる、複数の推論結果である
技術案7に記載の機械学習システム。
技術案13
前記第2評価部は、第1出力データと、1以上の第2出力データのそれぞれとの相違を表す相違度に基づく値を、前記第2評価値として算出し、
前記第2選択部は、前記第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1候補データを前記複数の学習データの1つとして選択し、
前記第1出力データは、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる推論結果であり、
前記1以上の第2出力データのそれぞれは、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルとは異なる学習パラメータで学習された1以上の機械学習モデルに入力することにより得られる、1以上の推論結果である
技術案7に記載の機械学習システム。
技術案14
前記第2情報処理装置は、学習データが選択される毎に、対応する前記入力データが前記学習データとして選択されたことを示す採用情報を、前記第1情報処理装置に送信するフィードバック部をさらに備え、
前記第1情報処理装置は、前記採用情報を受信し、前記採用情報に示された前記入力データより後における予め定められた時間範囲に取得される前記入力データを前記候補データとして選択する確率を、他の時間範囲を選択する確率よりも高くする
技術案1から13の何れか1項に記載の機械学習システム。
技術案15
前記第1情報処理装置は、
周囲を観測した観測結果を収集して時系列の前記複数の入力データを生成する入力データ生成部と、
前記第1機械学習モデルに基づき、前記複数の入力データのそれぞれに対して時系列に推論処理をし、前記推論処理をして得られる推論結果を時系列に出力する推論部と、
をさらに有し、
前記第1選択部は、前記複数の入力データのそれぞれを、時系列に、対応する前記第1評価値に基づき候補として選択するか否かを判断し、
前記第2選択部は、前記複数の候補データのそれぞれを、時系列に、対応する前記第2評価値に基づき前記複数の学習データに含めるか否かを判断する
技術案1から14の何れか1項に記載の機械学習システム。
技術案16
前記第2情報処理装置は、
前記複数の学習データを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記複数の学習データを用いて、前記第1機械学習モデルを訓練する学習部と、
をさらに有する技術案1から15の何れか1項に記載の機械学習システム。
技術案17
ハードウェアの第1演算処理装置を含む第1情報処理装置と、
前記第1演算処理装置とは異なるハードウェアであって、前記第1演算処理装置よりも演算精度の高い情報処理を実行する第2演算処理装置を含む第2情報処理装置と、
を備え、
前記第1情報処理装置は、前記第1演算処理装置を用いて、複数の入力データのそれぞれを第1機械学習モデルに入力することにより得られる、前記第1機械学習モデルの出力データおよび前記第1機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データの少なくとも1つを含む第1評価データを生成し、
前記第2情報処理装置は、前記第2演算処理装置を用いて、前記複数の入力データのそれぞれを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる、前記第1機械学習モデルの前記出力データおよび前記第1機械学習モデルの前記所定演算位置から出力される前記中間データの少なくとも1つを含む第2評価データを生成し、
前記第2情報処理装置は、前記複数の入力データのうちの、前記第1評価データと前記第2評価データとの差が予め定められた基準値よりも大きい入力データを、前記第1機械学習モデルを訓練するための学習データとして選択する
機械学習システム。
技術案18
エッジデバイスと、前記エッジデバイスとネットワークを介して接続される情報処理装置とを備え、複数の入力データの中から、第1機械学習モデルを学習させるための複数の学習データを選択する機械学習システムにおける、前記エッジデバイスであって、
前記エッジデバイスは、
予め定められた第1評価基準に基づき、前記複数の入力データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を表す第1評価値を算出する第1評価部と、
前記複数の入力データのそれぞれの前記第1評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の入力データのそれぞれを複数の候補データに含めるか否かを選択する第1選択部と、
前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記情報処理装置に送信する候補データ送信部と、
を有し、
前記情報処理装置は、
前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記エッジデバイスから受信する候補データ受信部と、
前記第1評価基準とは異なる予め定められた第2評価基準に基づき、前記複数の候補データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を示す第2評価値を算出する第2評価部と、
前記複数の候補データのそれぞれの前記第2評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の候補データのそれぞれを前記複数の学習データに含めるか否かを選択する第2選択部と、
を有するエッジデバイス。
技術案19
エッジデバイスと、前記エッジデバイスとネットワークを介して接続される情報処理装置とを備え、複数の入力データの中から、第1機械学習モデルを学習させるための複数の学習データを選択する機械学習システムにおける、前記情報処理装置であって、
前記エッジデバイスは、
予め定められた第1評価基準に基づき、前記複数の入力データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を表す第1評価値を算出する第1評価部と、
前記複数の入力データのそれぞれの前記第1評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の入力データのそれぞれを複数の候補データに含めるか否かを選択する第1選択部と、
前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記情報処理装置に送信する候補データ送信部と、
を有し、
前記情報処理装置は、
前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記エッジデバイスから受信する候補データ受信部と、
前記第1評価基準とは異なる予め定められた第2評価基準に基づき、前記複数の候補データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を示す第2評価値を算出する第2評価部と、
前記複数の候補データのそれぞれの前記第2評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の候補データのそれぞれを前記複数の学習データに含めるか否かを選択する第2選択部と、
を有する情報処理装置。
10 機械学習システム
21 エッジデバイス
22 クラウド装置
25 第1演算処理装置
26 第2演算処理装置
31 入力データ生成部
32 推論部
33 結果送信部
34 結果受信部
35 出力部
41 第1評価部
42 第1選択部
43 候補データ送信部
44 候補データ受信部
45 第2評価部
46 第2選択部
47 記憶部
48 学習部
61 フィードバック部
62 確率変更部

Claims (18)

  1. 複数の入力データの中から、第1機械学習モデルを学習させるための複数の学習データを選択する機械学習システムであって、
    第1情報処理装置と、
    前記第1情報処理装置とネットワークを介して接続される第2情報処理装置と、
    を備え、
    前記第1情報処理装置は、
    予め定められた第1評価基準に基づき、前記複数の入力データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を表す第1評価値を算出する第1評価部と、
    前記複数の入力データのそれぞれの前記第1評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の入力データのそれぞれを複数の候補データに含めるか否かを選択する第1選択部と、
    前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記第2情報処理装置に送信する候補データ送信部と、
    を有し、
    前記第2情報処理装置は、
    前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記第1情報処理装置から受信する候補データ受信部と、
    前記第1評価基準とは異なる予め定められた第2評価基準に基づき、前記複数の候補データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を示す第2評価値を算出する第2評価部と、
    前記複数の候補データのそれぞれの前記第2評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の候補データのそれぞれを前記複数の学習データに含めるか否かを選択する第2選択部と、
    を有する機械学習システム。
  2. 前記第1評価部は、前記複数の入力データのうちの第1入力データについての前記第1評価値を、前記第1入力データと、前記第1入力データとは異なるデータとの関係に基づき、算出する
    請求項1に記載の機械学習システム。
  3. 前記第1評価部は、前記第1入力データの取得時刻と、前記第1入力データとは異なる1または2以上の第2入力データのうちの前記第1入力データの直前に前記複数の候補データの一つとして選択された第2入力データの取得時刻との時間差に応じた値を、前記第1評価値として算出し、
    前記第1選択部は、前記第1評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1入力データを前記複数の候補データの1つとして選択する
    請求項2に記載の機械学習システム。
  4. 前記第1評価部は、前記第1入力データと、前記複数の候補データのうちの、前記第1入力データに対して直前のk個(kは、1以上の整数)の候補データとの相違を表す相違度に応じた値を、前記第1評価値として算出し、
    前記第1選択部は、前記第1評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1入力データを前記複数の候補データの1つとして選択する
    請求項2に記載の機械学習システム。
  5. 前記第1評価部は、前記第1入力データと、前記第1機械学習モデルの訓練に用いた1以上のデータとの相違を表す相違度に応じた値を、前記第1評価値として算出し、
    前記第1選択部は、前記第1評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1入力データを前記複数の候補データの1つとして選択する
    請求項2に記載の機械学習システム。
  6. 前記第1評価値は、有効または非有効の2値を表し、
    前記第1評価部は、前記有効または前記非有効が、予め設定された確率で発生するように乱数に基づき前記第1評価値を算出し、
    前記第1選択部は、前記第1評価値が選択を示す場合に、前記第1入力データを前記複数の候補データの1つとして選択する
    請求項2に記載の機械学習システム。
  7. 前記第2評価部は、前記複数の候補データのうちの第1候補データについての前記第2評価値を、前記第1候補データを機械学習モデルに入力することにより得られる推論結果または中間結果を解析することにより、算出する
    請求項1から6の何れか1項に記載の機械学習システム。
  8. 前記第1機械学習モデルは、入力されたデータが複数のクラスのうちの何れかのクラスに属するかを分類し、
    前記第2評価部は、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる、前記複数のクラスのそれぞれに属する分類確率を取得し、前記複数のクラスのうちの前記第1候補データが属すると分類されたクラスの分類確率と、属さないと分類された1または複数のクラスのそれぞれの分類確率との相違を表す相違度に応じた値を、前記第2評価値として算出し、
    前記第2選択部は、前記第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1候補データを前記複数の学習データの1つとして選択する
    請求項7に記載の機械学習システム。
  9. 前記第2評価部は、第1演算精度のハードウェアの第1演算処理装置により算出される第1評価データと、前記第1演算精度よりも高い第2演算精度のハードウェアの第2演算処理装置により算出される第2評価データとの相違を表す相違度に応じた値を、前記第2評価値として算出し、
    前記第2選択部は、前記第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1候補データを前記複数の学習データの1つとして選択し、
    前記第1評価データは、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる、前記第1機械学習モデルの出力データおよび前記第1機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データの少なくとも1つを含み、
    前記第2評価データは、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる、前記第1機械学習モデルの出力データおよび前記第1機械学習モデルにおける前記所定演算位置から出力される中間データのうちの、前記第1評価データと対応するデータを含む
    請求項7に記載の機械学習システム。
  10. 前記第2評価部は、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる第1評価データと、前記第1候補データの一部を変更したデータを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる第2評価データとの相違を表す相違度に応じた値を、前記第2評価値として算出し、
    前記第2選択部は、前記第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1候補データを前記複数の学習データの1つとして選択し、
    前記第1評価データは、前記第1機械学習モデルの出力データおよび前記第1機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データの少なくとも1つを含み、
    前記第2評価データは、前記第1機械学習モデルの出力データおよび前記第1機械学習モデルにおける前記所定演算位置から出力される中間データのうちの、前記第1評価データと対応するデータを含む
    請求項7に記載の機械学習システム。
  11. 前記第2評価部は、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる第1評価データと、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルの一部を変更した第2機械学習モデルに入力することにより得られる第2評価データとの相違を表す相違度に応じた値を、前記第2評価値として算出し、
    前記第2選択部は、前記第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1候補データを前記複数の学習データの1つとして選択し、
    前記第1評価データは、前記第1機械学習モデルの出力データおよび前記第1機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データの少なくとも1つを含み、
    前記第2評価データは、前記第2機械学習モデルの出力データおよび前記第2機械学習モデルにおける前記所定演算位置から出力される中間データのうちの、前記第1評価データと対応するデータを含む
    請求項7に記載の機械学習システム。
  12. 前記第2評価部は、複数の出力データのばらつきを表す値を、前記第2評価値として算出し、
    前記第2選択部は、前記第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1候補データを前記複数の学習データの1つとして選択し、
    前記複数の出力データは、前記第1候補データを、前記第1機械学習モデルとは異なる学習パラメータで学習された複数の機械学習モデルに入力することにより得られる、複数の推論結果である
    請求項7に記載の機械学習システム。
  13. 前記第2評価部は、第1出力データと、1以上の第2出力データのそれぞれとの相違を表す相違度に基づく値を、前記第2評価値として算出し、
    前記第2選択部は、前記第2評価値と予め定められた基準値とを比較して、前記第1候補データを前記複数の学習データの1つとして選択し、
    前記第1出力データは、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる推論結果であり、
    前記1以上の第2出力データのそれぞれは、前記第1候補データを前記第1機械学習モデルとは異なる学習パラメータで学習された1以上の機械学習モデルに入力することにより得られる、1以上の推論結果である
    請求項7に記載の機械学習システム。
  14. 前記第2情報処理装置は、学習データが選択される毎に、対応する前記入力データが前記学習データとして選択されたことを示す採用情報を、前記第1情報処理装置に送信するフィードバック部をさらに備え、
    前記第1情報処理装置は、前記採用情報を受信し、前記採用情報に示された前記入力データより後における予め定められた時間範囲に取得される前記入力データを前記候補データとして選択する確率を、他の時間範囲を選択する確率よりも高くする
    請求項1に記載の機械学習システム。
  15. 前記第1情報処理装置は、
    周囲を観測した観測結果を収集して時系列の前記複数の入力データを生成する入力データ生成部と、
    前記第1機械学習モデルに基づき、前記複数の入力データのそれぞれに対して時系列に推論処理をし、前記推論処理をして得られる推論結果を時系列に出力する推論部と、
    をさらに有し、
    前記第1選択部は、前記複数の入力データのそれぞれを、時系列に、対応する前記第1評価値に基づき候補として選択するか否かを判断し、
    前記第2選択部は、前記複数の候補データのそれぞれを、時系列に、対応する前記第2評価値に基づき前記複数の学習データに含めるか否かを判断する
    請求項1に記載の機械学習システム。
  16. ハードウェアの第1演算処理装置を含む第1情報処理装置と、
    前記第1演算処理装置とは異なるハードウェアであって、前記第1演算処理装置よりも演算精度の高い情報処理を実行する第2演算処理装置を含む第2情報処理装置と、
    を備え、
    前記第1情報処理装置は、前記第1演算処理装置を用いて、複数の入力データのそれぞれを第1機械学習モデルに入力することにより得られる、前記第1機械学習モデルの出力データおよび前記第1機械学習モデルにおける所定演算位置から出力される中間データの少なくとも1つを含む第1評価データを生成し、
    前記第2情報処理装置は、前記第2演算処理装置を用いて、前記複数の入力データのそれぞれを前記第1機械学習モデルに入力することにより得られる、前記第1機械学習モデルの前記出力データおよび前記第1機械学習モデルの前記所定演算位置から出力される前記中間データの少なくとも1つを含む第2評価データを生成し、
    前記第2情報処理装置は、前記複数の入力データのうちの、前記第1評価データと前記第2評価データとの差が予め定められた基準値よりも大きい入力データを、前記第1機械学習モデルを訓練するための学習データとして選択する
    機械学習システム。
  17. エッジデバイスと、前記エッジデバイスとネットワークを介して接続される情報処理装置とを備え、複数の入力データの中から、第1機械学習モデルを学習させるための複数の学習データを選択する機械学習システムにおける、前記エッジデバイスであって、
    前記エッジデバイスは、
    予め定められた第1評価基準に基づき、前記複数の入力データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を表す第1評価値を算出する第1評価部と、
    前記複数の入力データのそれぞれの前記第1評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の入力データのそれぞれを複数の候補データに含めるか否かを選択する第1選択部と、
    前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記情報処理装置に送信する候補データ送信部と、
    を有し、
    前記情報処理装置は、
    前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記エッジデバイスから受信する候補データ受信部と、
    前記第1評価基準とは異なる予め定められた第2評価基準に基づき、前記複数の候補データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を示す第2評価値を算出する第2評価部と、
    前記複数の候補データのそれぞれの前記第2評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の候補データのそれぞれを前記複数の学習データに含めるか否かを選択する第2選択部と、
    を有するエッジデバイス。
  18. エッジデバイスと、前記エッジデバイスとネットワークを介して接続される情報処理装置とを備え、複数の入力データの中から、第1機械学習モデルを学習させるための複数の学習データを選択する機械学習システムにおける、前記情報処理装置であって、
    前記エッジデバイスは、
    予め定められた第1評価基準に基づき、前記複数の入力データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を表す第1評価値を算出する第1評価部と、
    前記複数の入力データのそれぞれの前記第1評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の入力データのそれぞれを複数の候補データに含めるか否かを選択する第1選択部と、
    前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記情報処理装置に送信する候補データ送信部と、
    を有し、
    前記情報処理装置は、
    前記複数の候補データのそれぞれを前記ネットワークを介して前記エッジデバイスから受信する候補データ受信部と、
    前記第1評価基準とは異なる予め定められた第2評価基準に基づき、前記複数の候補データのそれぞれにおける前記第1機械学習モデルの学習に用いたときの有効度を示す第2評価値を算出する第2評価部と、
    前記複数の候補データのそれぞれの前記第2評価値を予め定められた値と比較することにより、前記複数の候補データのそれぞれを前記複数の学習データに含めるか否かを選択する第2選択部と、
    を有する情報処理装置。
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