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Ultralytics YOLOv8のML実験追跡統合の探求

Abirami Vina

4分で読めます

2024年8月30日

YOLOv8モデルのトレーニング実験を追跡および監視するためのさまざまなオプションについて詳しく知りましょう。ツールを比較して、ニーズに最適なものを見つけてください。

データを収集し、アノテーションを付与すること、そしてUltralytics YOLOv8モデルのようなモデルをトレーニングすることは、あらゆるコンピュータビジョンプロジェクトの中核です。多くの場合、最適なモデルを作成するには、異なるパラメータでカスタムモデルを複数回トレーニングする必要があります。トレーニングの実験を追跡するツールを使用すると、コンピュータビジョンプロジェクトの管理が少し楽になります。実験の追跡とは、使用したパラメータ、達成した結果、および途中で行った変更など、すべてのトレーニング実行の詳細を記録するプロセスです。 

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図1. 実験の追跡がコンピュータビジョンプロジェクトにどのように適合するかを示す図。 

これらの詳細を記録しておくことは、結果を再現し、何がうまくいき、何がうまくいかないかを理解し、モデルを微調整するのに役立ちます。組織にとっては、チーム全体で一貫性を維持し、コラボレーションを促進し、明確な監査証跡を提供します。個人にとっては、アプローチを改善し、時間の経過とともに優れた結果を達成できる、明確で整理された作業ドキュメントを維持することです。 

この記事では、YOLOv8の実験を管理および監視するために利用できる様々なトレーニング連携について説明します。個人で作業している場合でも、大規模なチームの一員として作業している場合でも、適切な追跡ツールを理解し使用することで、YOLOv8プロジェクトの成功に大きな違いをもたらす可能性があります。

MLflowを使用した機械学習実験の追跡

MLflowは、Databricksによって開発されたオープンソースプラットフォームであり、機械学習ライフサイクル全体の管理を容易にします。MLflow Trackingは、MLflowの重要なコンポーネントであり、データサイエンティストやエンジニアが機械学習実験をログに記録して視覚化するのに役立つAPIとユーザーインターフェイスを提供します。Python、REST、Java、R APIなど、複数の言語とインターフェイスをサポートしています。 

MLflow TrackingはYOLOv8とスムーズに統合されており、精度、再現率、損失などの重要な指標をモデルから直接ログに記録できます。YOLOv8でMLflowを設定するのは簡単で、柔軟なオプションがあります。デフォルトのlocalhostセットアップを使用したり、さまざまなデータストアに接続したり、リモートMLflowトラッキングサーバーを起動してすべてを整理したりできます。

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図2. MLflowトラッキング環境の一般的なセットアップ。画像ソース:MLflow tracking。

MLflowがお客様のプロジェクトに適したツールかどうかを判断するための参考情報を以下に示します。

  • 拡張性: MLflowは、シングルマシンでの作業から大規模クラスタへのデプロイまで、ニーズに合わせて柔軟に拡張できます。プロジェクトが開発から本番環境へのスケールアップを伴う場合、MLflowはこの成長をサポートできます。
  • プロジェクトの複雑さ: MLflowは、徹底的な追跡、モデル管理、およびデプロイ機能を必要とする複雑なプロジェクトに最適です。プロジェクトにこれらのフルスケールの機能が必要な場合、MLflowはワークフローを効率化できます。
  • セットアップとメンテナンス: 強力なMLflowですが、学習コストとセットアップのオーバーヘッドが伴います。 

コンピュータビジョンモデルの追跡にWeights & Biases (W&B)を利用

Weights & Biasesは、機械学習実験の追跡、視覚化、および管理を行うためのMLOpsプラットフォームです。YOLOv8でW&Bを使用すると、モデルのパフォーマンストレーニングおよび微調整する際に監視できます。W&Bのインタラクティブなダッシュボードは、これらの指標の明確なリアルタイムビューを提供し、トレーニングプロセス中に傾向を特定し、モデルのバリアントを比較し、問題をトラブルシューティングするのを容易にします。

W&Bは、トレーニング指標とモデルチェックポイントを自動的にログに記録します。また、学習率やバッチサイズなどのハイパーパラメータの微調整にも使用できます。このプラットフォームは、ローカルマシンでの実行の追跡から、クラウドストレージを使用した大規模プロジェクトの管理まで、幅広い設定オプションをサポートしています。

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図3. Weights & Biasesの実験追跡ダッシュボードの例。画像ソース:Weights & Biasesの実験追跡。

Weights & Biasesがお客様のプロジェクトに適したツールかどうかを判断するための参考情報を以下に示します。

  • 視覚化と追跡の強化:W&Bは、トレーニングメトリクスとモデルのパフォーマンスをリアルタイムで視覚化するための直感的なダッシュボードを提供します。 
  • 料金モデル: 料金は追跡時間に基づいており、予算が限られているユーザーや、トレーニング時間が長いプロジェクトには理想的ではない可能性があります。

ClearMLによるMLOps実験追跡

ClearMLは、機械学習ワークフローを自動化、監視、および調整するように設計されたオープンソースのMLOpsプラットフォームです。PyTorch、TensorFlow、Kerasなどの一般的な機械学習フレームワークをサポートし、既存のプロセスと簡単に統合できます。ClearMLは、ローカルマシンまたはクラウドでの分散コンピューティングもサポートし、CPUとGPUの使用状況を監視できます。

YOLOv8とClearMLの統合により、実験の追跡、モデル管理、リソース監視のためのツールが提供されます。このプラットフォームの直感的なウェブUIにより、データの可視化、実験の比較、損失、精度、検証スコアなどの重要な指標をリアルタイムで追跡できます。また、この統合は、リモート実行、ハイパーパラメータ調整、モデルのチェックポイントなどの高度な機能もサポートしています。

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図4. ClearMLの実験追跡の可視化の例。画像出典:Clear ML Tracking Experiments and Visualizing Results。

ClearMLがお客様のプロジェクトに適したツールかどうかを判断するための参考情報を以下に示します。

  • 高度な実験追跡の必要性:ClearMLは、Gitとの自動連携を含む堅牢な実験追跡機能を提供します。
  • 柔軟なデプロイメント:ClearMLは、オンプレミス、クラウド、またはKubernetesクラスターで使用できるため、さまざまなセットアップに適応できます。

Comet MLを使用して学習実験を追跡する

Comet MLは、機械学習の実験を管理および追跡するのに役立つ、ユーザーフレンドリーなプラットフォームです。YOLOv8とComet MLの統合により、実験をログに記録し、経時的に結果を表示できます。この統合により、傾向を把握し、さまざまな実行を比較することが容易になります。 

Comet MLは、クラウド、仮想プライベートクラウド(VPC)、またはオンプレミスでも使用できるため、さまざまなセットアップやニーズに適応できます。このツールは、チームワーク向けに設計されています。プロジェクトを共有したり、チームメイトにタグを付けたり、コメントを残したりして、全員が同じ認識を持ち、実験を正確に再現できます。

Comet MLがお客様のプロジェクトに適したツールかどうかを判断するための参考情報を以下に示します。

  • 複数のフレームワークと言語をサポート: Comet MLは、Python、JavaScript、Java、Rなどと連携し、プロジェクトで使用するツールや言語に関係なく、汎用性の高いオプションとなります。
  • カスタマイズ可能なダッシュボードとレポート: Comet MLのインターフェースは高度にカスタマイズ可能であるため、プロジェクトに最適なレポートとダッシュボードを作成できます。 
  • コスト:Comet MLは商用プラットフォームであり、その高度な機能の一部は有料サブスクリプションが必要です。

TensorBoardは可視化に役立ちます

TensorBoardは、TensorFlowの実験用に特別に設計された強力な可視化ツールキットですが、広範な機械学習プロジェクトにわたるメトリクスの追跡と可視化にも最適なツールです。そのシンプルさとスピードで知られるTensorBoardを使用すると、ユーザーは主要なメトリクスを簡単に追跡し、モデルグラフ、埋め込み、その他のデータ型を可視化できます。

YOLOv8でTensorBoardを使用する主な利点の1つは、追加のセットアップが不要で、事前にインストールされていることです。もう1つの利点は、TensorBoardが完全にオンプレミスで実行できることです。これは、厳格なデータプライバシー要件があるプロジェクトや、クラウドへのアップロードがオプションではない環境では特に重要です。

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Fig 5. TensorBoardを使用したYOLOv8モデルの学習状況の監視。

TensorBoardがお客様のプロジェクトに適したツールかどうかを判断するための参考情報を以下に示します。

  • What-If Tool(WIT)による説明性:TensorBoardには、MLモデルの探索と理解のための使いやすいインターフェイスを提供するWhat-If Toolが含まれています。これは、ブラックボックスモデルに関する洞察を得て、説明性を向上させたいと考えている人にとって価値があります。
  • シンプルな実験追跡: TensorBoardは、基本的な追跡ニーズには最適ですが、実験の比較が制限されており、堅牢なチームコラボレーション機能、バージョン管理、プライバシー管理がありません。

ML実験の追跡にDVCLive(Data Version Control Live)を使用

YOLOv8とDVCLiveの統合により、Gitに大きなファイルを保存することなく、データセット、モデル、コードをまとめてバージョン管理することで、実験の追跡と管理を効率化できます。Gitのようなコマンドを使用し、追跡された指標をプレーンテキストファイルに保存して、容易なバージョン管理を実現します。DVCLiveは、主要な指標を記録し、結果を可視化し、リポジトリを煩雑にすることなく実験を整理して管理します。幅広いストレージプロバイダーをサポートし、ローカルまたはクラウドで動作可能です。DVCLiveは、追加のインフラストラクチャやクラウドへの依存なしに、実験の追跡を効率化したいチームに最適です。

Ultralytics HUBを使用したUltralyticsモデルとワークフローの管理

Ultralytics HUBは、Ultralytics YOLO モデルYOLOv5YOLOv8など)のトレーニングデプロイメント、および管理を簡素化するために設計された社内完結型のプラットフォームです。外部の統合とは異なり、Ultralytics HUBは、YOLOユーザー向けに特別に作成されたシームレスなネイティブエクスペリエンスを提供します。データセットのアップロード、事前トレーニング済みモデルの選択、クラウド リソースを使用した数回のクリックでのトレーニング開始を容易にし、プロセス全体を簡素化します。これらはすべてHUBの使いやすいインターフェース内で実行できます。Ultralytics HUBは実験の追跡もサポートしており、トレーニングの進捗状況の監視、結果の比較、モデルの微調整が容易になります。

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図7。Ultralytics HUBを使用したYOLOv8モデルのトレーニングのモニタリング。

主なポイント

機械学習実験を追跡するための適切なツールを選択することは、大きな違いをもたらす可能性があります。ここで説明したツールはすべて、YOLOv8のトレーニング実験の追跡に役立ちますが、プロジェクトに最適なツールを見つけるためには、各ツールの長所と短所を比較検討することが重要です。適切なツールを使用することで、整理された状態を維持し、YOLOv8モデルのパフォーマンスを向上させることができます。 

統合により、革新的なプロジェクトでのYOLOv8の使用が簡素化され、進捗が加速されます。YOLOv8のさらにエキサイティングな統合を調べるには、ドキュメントをご覧ください。

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