Étape 4 : entraîner un modèle

Le SDK Amazon SageMaker Python fournit des estimateurs de framework et des estimateurs génériques pour entraîner votre modèle tout en orchestrant le cycle de vie du machine learning (ML) en accédant aux SageMaker fonctionnalités de formation et aux infrastructures AWS , telles qu'Amazon Elastic Container Registry (Amazon ECR), Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2), Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) 3). Pour plus d'informations sur les estimateurs de framework SageMaker intégrés, consultez Frameworks dans la documentation du SDK Amazon SageMaker Python. Pour plus d'informations sur les algorithmes intégrés, consultez Utilisez les algorithmes SageMaker intégrés d'Amazon ou des modèles pré-entraînés.

Choisir l'algorithme d'entraînement

Pour choisir le bon algorithme pour votre jeu de données, vous devez généralement évaluer différents modèles afin de trouver les modèles les plus adaptés à vos données. Pour des raisons de simplicité, l'algorithme SageMaker Utilisez l'algorithme XGBoost avec Amazon SageMaker intégré est utilisé tout au long de ce didacticiel sans qu'il soit nécessaire de pré-évaluer les modèles.

Astuce

Si vous souhaitez trouver un modèle adapté SageMaker à votre jeu de données tabulaire, utilisez Amazon SageMaker Autopilot qui automatise une solution d'apprentissage automatique. Pour plus d’informations, consultez SageMaker Pilote automatique.

Créer et exécuter une tâche d'entraînement

Après avoir déterminé le modèle à utiliser, commencez à créer un SageMaker estimateur pour l'entraînement. Ce didacticiel utilise l'algorithme intégré XGBoost pour l'estimateur SageMaker générique.

Pour exécuter une tâche d'entraînement du modèle

1. Importez le SDK Amazon SageMaker Python et commencez par récupérer les informations de base de votre session en cours SageMaker .

   import sagemaker
   
   region = sagemaker.Session().boto_region_name
   print("AWS Region: {}".format(region))
   
   role = sagemaker.get_execution_role()
   print("RoleArn: {}".format(role))

   Cela renvoie les informations suivantes :

   • region— AWS Région actuelle dans laquelle l'instance du SageMaker bloc-notes est exécutée.

   • role – Le rôle IAM utilisé par l'instance de bloc-notes.

   Note

   Vérifiez la version du SDK SageMaker Python en exécutantsagemaker.__version__. Ce tutoriel est basé sur sagemaker>=2.20. Si le kit SDK est obsolète, installez la dernière version en exécutant la commande suivante :

   ! pip install -qU sagemaker

   Si vous exécutez cette installation dans vos instances SageMaker Studio ou Notebook existantes, vous devez actualiser manuellement le noyau pour terminer l'application de la mise à jour de version.

2. Créez un estimateur XGBoost à l'aide de la classe sagemaker.estimator.Estimator. Dans l'exemple de code suivant, l'estimateur XGBoost se nomme xgb_model.

   from sagemaker.debugger import Rule, ProfilerRule, rule_configs
   from sagemaker.session import TrainingInput
   
   s3_output_location='s3://{}/{}/{}'.format(bucket, prefix, 'xgboost_model')
   
   container=sagemaker.image_uris.retrieve("xgboost", region, "1.2-1")
   print(container)
   
   xgb_model=sagemaker.estimator.Estimator(
       image_uri=container,
       role=role,
       instance_count=1,
       instance_type='ml.m4.xlarge',
       volume_size=5,
       output_path=s3_output_location,
       sagemaker_session=sagemaker.Session(),
       rules=[
           Rule.sagemaker(rule_configs.create_xgboost_report()),
           ProfilerRule.sagemaker(rule_configs.ProfilerReport())
       ]
   )

   Pour construire l' SageMaker estimateur, spécifiez les paramètres suivants :

   • image_uri – Spécifiez l'URI de l'image du conteneur d'entraînement. Dans cet exemple, l'URI du conteneur d'entraînement SageMaker XGBoost est spécifiée à l'aide de. sagemaker.image_uris.retrieve

   • role— Le rôle AWS Identity and Access Management (IAM) SageMaker utilisé pour effectuer des tâches en votre nom (par exemple, lire les résultats de formation, appeler les artefacts du modèle depuis Amazon S3 et écrire les résultats de formation sur Amazon S3).

   • instance_count et instance_type – Type et nombre d'instances de calcul de ML Amazon EC2 à utiliser pour l'entraînement du modèle. Dans le cadre de cet exercice d'entraînement, vous utilisez une instance ml.m4.xlarge unique, qui dispose de 4 processeurs, de 16 Go de mémoire, d'un stockage Amazon Elastic Block Store (Amazon EBS) et de performances réseau élevées. Pour de plus amples informations sur les types d'instance de calcul EC2 pris en charge, veuillez consulter Types d'instance Amazon EC2. Pour plus d'informations sur la facturation, consultez les SageMaker tarifs Amazon.

   • volume_size – Taille, en Go, du volume de stockage EBS à attacher à l'instance d'entraînement. Elle doit être suffisamment importante pour stocker des données d'entraînement si vous utilisez le mode File (le mode File est activé par défaut). Si vous ne spécifiez pas ce paramètre, il est défini par défaut sur 30.

   • output_path— Le chemin d'accès au compartiment S3 où sont SageMaker stockés l'artefact du modèle et les résultats d'entraînement.

   • sagemaker_session— L'objet de session qui gère les interactions avec les opérations d' SageMaker API et les autres AWS services utilisés par la tâche de formation.

   • rules— Spécifiez une liste de règles intégrées au SageMaker Debugger. Dans cet exemple, la règle create_xgboost_report() crée un rapport XGBoost qui fournit des informations sur les progrès et les résultats de l'entraînement. La règle ProfilerReport() crée un rapport concernant l'utilisation des ressources de calcul EC2. Pour plus d’informations, consultez SageMaker Rapport de formation du Debugger XGBoost.

   Astuce

   Si vous souhaitez exécuter un entraînement distribué sur des modèles d'apprentissage profond de grande taille, tels que les réseaux neuronaux convolutifs (CNN) et les modèles de traitement du langage naturel (NLP), utilisez SageMaker Distributed pour le parallélisme des données ou le parallélisme des modèles. Pour plus d’informations, consultez Formation distribuée sur Amazon SageMaker.

3. Définissez les hyperparamètres pour l'algorithme XGBoost en appelant la méthode set_hyperparameters de l'estimateur. Pour obtenir la liste complète des hyperparamètres XGBoost, veuillez consulter Hyperparamètres XGBoost.

   xgb_model.set_hyperparameters(
       max_depth = 5,
       eta = 0.2,
       gamma = 4,
       min_child_weight = 6,
       subsample = 0.7,
       objective = "binary:logistic",
       num_round = 1000
   )

   Astuce

   Vous pouvez également régler les hyperparamètres à l'aide de la fonction d'optimisation des SageMaker hyperparamètres. Pour plus d’informations, consultez Effectuez le réglage automatique du modèle avec SageMaker.

4. Utilisation de la classe TrainingInput pour configurer un flux d'entrée de données pour l'entraînement. L'exemple de code suivant montre comment configurer des objets TrainingInput pour utiliser les jeux de données d'entraînement et de validation que vous avez chargés sur Amazon S3 dans la section Diviser le jeu de données en jeux de données d'entraînement, de validation et de test.

   from sagemaker.session import TrainingInput
   
   train_input = TrainingInput(
       "s3://{}/{}/{}".format(bucket, prefix, "data/train.csv"), content_type="csv"
   )
   validation_input = TrainingInput(
       "s3://{}/{}/{}".format(bucket, prefix, "data/validation.csv"), content_type="csv"
   )

5. Pour démarrer l'entraînement du modèle, appelez la méthode fit de l'estimateur avec les jeux de données d'entraînement et de validation. En définissant wait=True, la méthode fit affiche les journaux de progression et attend que l'entraînement se termine.

   xgb_model.fit({"train": train_input, "validation": validation_input}, wait=True)

   Pour de plus amples informations sur l'entraînement de modèle, veuillez consulter Entraînez un modèle avec Amazon SageMaker. Cette tâche d'entraînement de tutoriel peut prendre jusqu'à 10 minutes.

   Une fois le travail de formation terminé, vous pouvez télécharger un rapport de formation XGBoost et un rapport de profilage généré par SageMaker Debugger. Le rapport d'entraînement XGBoost vous offre des informations sur la progression et les résultats de l'entraînement, telles que la fonction de perte en lien avec l'itération, l'importance de la fonction, la matrice de confusion, les courbes de précision et d'autres résultats statistiques de l'entraînement. Par exemple, vous pouvez trouver la courbe de perte suivante à partir du rapport d'entraînement XGBoost qui indique clairement qu'il y a un problème de surajustement.

   

   Exécutez le code suivant pour spécifier l'URI du compartiment S3 dans lequel les rapports d'entraînement de Debugger sont générés et vérifiez si les rapports existent.

   rule_output_path = xgb_model.output_path + "/" + xgb_model.latest_training_job.job_name + "/rule-output"
   ! aws s3 ls {rule_output_path} --recursive

   Téléchargez les rapports d'entraînement et de profilage Debugger XGBoost dans l'espace de travail actuel :

   ! aws s3 cp {rule_output_path} ./ --recursive

   Exécutez le script IPython suivant pour obtenir le lien de fichier du rapport d'entraînement XGBoost :

   from IPython.display import FileLink, FileLinks
   display("Click link below to view the XGBoost Training report", FileLink("CreateXgboostReport/xgboost_report.html"))

   Le script IPython suivant renvoie le lien de fichier du rapport de profilage Debugger qui affiche les résumés et les détails de l'utilisation des ressources d'instance EC2, des résultats de détection de goulot d'étranglement système et des résultats de profilage d'opération de Python :

   profiler_report_name = [rule["RuleConfigurationName"] 
                           for rule in xgb_model.latest_training_job.rule_job_summary() 
                           if "Profiler" in rule["RuleConfigurationName"]][0]
   profiler_report_name
   display("Click link below to view the profiler report", FileLink(profiler_report_name+"/profiler-output/profiler-report.html"))

   Astuce

   Si les rapports HTML n'affichent pas de tracés dans la JupyterLab vue, vous devez choisir Trust HTML en haut des rapports.

   Pour identifier les problèmes d'entraînement, tels que le surajustement, la disparition des dégradés et les autres problèmes qui empêchent la convergence de votre modèle, utilisez SageMaker Debugger et effectuez des actions automatisées lors du prototypage et de l'entraînement de vos modèles ML. Pour plus d’informations, consultez Utiliser Amazon SageMaker Debugger pour déboguer et améliorer les performances du modèle. Pour obtenir une analyse complète des paramètres du modèle, consultez l'exemple de bloc-notes Explainability with Amazon SageMaker Debugger.

Vous disposez désormais d'un modèle XGBoost entraîné. SageMaker stocke l'artefact du modèle dans votre compartiment S3. Pour trouver l'emplacement de l'artefact du modèle, exécutez le code suivant pour imprimer l'attribut model_data de l'estimateur xgb_model :

xgb_model.model_data

Astuce

Pour mesurer les biais qui peuvent survenir à chaque étape du cycle de vie du machine learning (collecte de données, apprentissage et réglage des modèles, surveillance des modèles de machine learning déployés à des fins de prédiction), utilisez SageMaker Clarify. Pour plus d’informations, consultez Explicabilité du modèle. Pour un end-to-end exemple, consultez l'exemple de bloc-notes Équité et explicabilité avec SageMaker Clarify.