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深層学習

深層学習は、多数のレイヤのニューラルネットワークによる機械学習手法。人工知能研究の一つでディープラーニングとも呼ばれています。コンピューター自体がデータの潜在的な特徴を汲み取り、効率的で的確な判断を実現することができます。

PyTorch

PyTorchは、オープンソースのPython向けの機械学習ライブラリ。Facebookの人工知能研究グループが開発を主導しています。強力なGPUサポートを備えたテンソル計算、テープベースの自動微分による柔軟なニューラルネットワークの記述が可能です。

機械学習

機械学習は、データからパターンを自動的に発見し、そこから知能的な判断を下すためのコンピューターアルゴリズムを指します。人工知能における課題のひとつです。

Python

Pythonは、コードの読みやすさが特徴的なプログラミング言語の1つです。 強い型付け、動的型付けに対応しており、後方互換性がないバージョン2系とバージョン3系が使用されています。 商用製品の開発にも無料で使用でき、OSだけでなく仮想環境にも対応。Unicodeによる文字列操作をサポートしているため、日本語処理も標準で可能です。

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deeplearningのために多GPUを利用する場合、どんな時に有効でしょうか

OOZAWA

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深層学習は、多数のレイヤのニューラルネットワークによる機械学習手法。人工知能研究の一つでディープラーニングとも呼ばれています。コンピューター自体がデータの潜在的な特徴を汲み取り、効率的で的確な判断を実現することができます。

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投稿2019/12/30 04:16

編集2019/12/30 04:18

GPUは Deeplearningの訓練段階において、サブバッチを分割して並列計算に有効だと理解できていますが、
Q1: 訓練段階においてサブバッチを分割以外でもGPU、とりわけ多GPUを利用する場面があるのでしょうか

Q2: テスト段階にもGPUが役立つのでしょうか。

宜しくお願いします

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Q1: 訓練段階においてサブバッチを分割以外でもGPU、とりわけ多GPUを利用する場面があるのか?
分散処理をさせる方法には2種類の方法があります。

|方法|詳細|メリット|デメリット|
|:--|:--:--|:--|
|データパラレル|全GPUで同じモデルを共有して、分割したバッチデータを学習|高速化(概算:性能+60[%/台])|バッチサイズが上がると精度も落ちやすい(要:学習率等での帳尻合わせ)|
|モデルパラレルネットワークパラレル|GPU毎に分割したモデルを共有して、同じデータを学習|巨大なネットワーク(高解像度)に対応|恐らく設定が困難|

※Q.1でご指摘の並列処理の方法はデータパラレルです。

Q2: テスト段階にもGPUが役立つか?
データパラレルの場合、推論時には学習時ほどのデータは裁かないと思いますので、それほど複数GPUにするメリットはないのではないでしょうか?条件にもよるかと思いますが、GPUでやっていたことをCPUで処理させると10倍程度は時間がかかると思いますので、GPUはあった方が良いと思います。
モデルパラレルネットワークパラレルの場合、複数GPUでないと動かない状態になるかと思いますので、動かすためには必須となります。


機械学習とは関係ないメリットとしては、複数画面に表示できればコーディングが楽になるとか、あまりにも発熱が多くて暖房費用節約くらいしかなさそうです。

メモリへのデータの読み込み速度はHDD/SSDで大きく異なります(デバグのような何度も落としたり立ち上げたりがある場合には何度もゆっくり読みだすHDDはうっとおしいかもしれませんし、ほぼ立ち上げっぱなしであればHDDでも問題ないと思います)し、分散処理できない部分はCPUに依存します。また、発熱と電源問題も出てくるかと思いますのでお気を付けください。

投稿2020/01/01 04:34

編集2020/01/01 13:30
退会済みユーザー

退会済みユーザー

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OOZAWA

2020/01/01 09:47

明けましておめでとう御座います! 最高な御返答ですね!! 本年もご多幸な年となりますよう、祈念いたします。
OOZAWA

2020/01/01 09:54

自分の理解では 『ネットワークパラレル』というのは、前後関係のある層同士が並列不可能で(結果を継承するので)、同一層の異なるニューロンに関する計算を分割・並列的に行うと思いますが、 この理解は正しいでしょうか。 そして、現にTensorFlowやPyTorchがこのような『ネットワークパラレル』をサポートしているのでしょうか。 どうぞ宜しくお願い致します
退会済みユーザー

退会済みユーザー

2020/01/01 13:30

あけましておめでとうございます、今後ともよろしくお願いいたします。 > 前後関係のある層同士が並列不可能で(結果を継承するので)、同一層の異なるニューロンに関する計算を分割・並列的に行う思います 専門ではないので正確なことは言えませんが、私もそのように思います。並列化の目的が高速化ではなく、ネットワークを小さく分割して、結果をリレーしていくイメージでしょうか。 分割の方法を含め以下のサイトに詳しくまとめられていますのでご参照ください。 https://qiita.com/maguro27/items/6b10eb0298d513794560 並列化方法のメリットとデメリットの根拠(NVIDIA製スライド) https://www.cc.u-tokyo.ac.jp/events/lectures/111/20190124-1.pdf > 現にTensorFlowやPyTorchがこのような『ネットワークパラレル』をサポートしているのでしょうか。 TFについてはデータパラレルしか正式に対応していないようです。"Mesh TensorFlow"というものがあるようですが、まだ手を付けるタイミングではなさそうな気がします。 PyTorchについては、以下の投稿で比較的簡単にできる旨が書かれています。 https://discuss.pytorch.org/t/model-parallelism-in-pytorch-for-large-r-than-1-gpu-models/778 --- 投稿しておいて今更ですが、ネットワークパラレルではなく、モデルパラレルが正確な表現かもしれません。後で修正しますね。
OOZAWA

2020/01/02 04:15

たくさん情報をいただき本当に有難うございます! しっかり勉強したいと思います。
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