本文是机器学习操作（MLOPS）区域的概述。我们的目标是通过突出目前的问题和趋势来定义这些系统的操作和组件。在这种情况下，我们展示了不同的工具及其有用性，以提供相应的指导方针。此外，识别了MLOPA和Automl（自动化机器学习）之间的连接，以及如何提出该组合如何工作。
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如今，由于最近在人工智能（AI）和机器学习（ML）中的近期突破，因此，智能系统和服务越来越受欢迎。然而，机器学习不仅满足软件工程，不仅具有有希望的潜力，而且还具有一些固有的挑战。尽管最近的一些研究努力，但我们仍然没有明确了解开发基于ML的申请和当前行业实践的挑战。此外，目前尚不清楚软件工程研究人员应将其努力集中起来，以更好地支持ML应用程序开发人员。在本文中，我们报告了一个旨在了解ML应用程序开发的挑战和最佳实践的调查。我们合成从80名从业者（以不同的技能，经验和应用领域）获得的结果为17个调查结果;概述ML应用程序开发的挑战和最佳实践。参与基于ML的软件系统发展的从业者可以利用总结最佳实践来提高其系统的质量。我们希望报告的挑战将通知研究界有关需要调查的主题，以改善工程过程和基于ML的申请的质量。
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组织依靠机器学习工程师（MLE）来操作ML，即部署和维护生产中的ML管道。操作ML或MLOP的过程包括（i）数据收集和标记的连续循环，（ii）实验以改善ML性能，（iii）在多阶段部署过程中评估，以及（iv）监视（iv）性能下降。当一起考虑这些责任似乎令人震惊 - 任何人如何进行MLOP，没有解决的挑战，对工具制造商有什么影响？我们对在包括聊天机器人，自动驾驶汽车和金融在内的许多应用程序中工作的18个MLE进行了半结构化的民族志访谈。我们的访谈暴露了三个变量，这些变量控制了生产ML部署的成功：速度，验证和版本。我们总结了成功实验，部署和维持生产绩效的共同实践。最后，我们讨论了受访者的痛点和反图案，对工具设计产生了影响。
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在过去几年中，自动化机器学习（AUTOML）工具的普及有所增加。机器学习（ML）从业人员使用自动工具来自动化和优化功能工程，模型培训和超参数优化的过程。最近的工作对从业人员使用汽车工具的经验进行了定性研究，并根据其性能和提供的功能比较了不同的汽车工具，但是现有的工作都没有研究在大规模实际项目中使用Automl工具的实践。因此，我们进行了一项实证研究，以了解ML从业者如何在其项目中使用汽车工具。为此，我们在GitHub上托管的大量开源项目存储库中研究了最常用的十大汽车工具及其各自的用法。我们研究的结果表明1）ML从业人员主要使用哪种汽车工具，以及2）使用这些汽车工具的存储库的特征。此外，我们确定了使用Automl工具的目的（例如，模型参数采样，搜索空间管理，模型评估/错误分析，数据/功能转换和数据标记）以及ML管道的阶段（例如功能工程）使用工具。最后，我们报告在同一源代码文件中使用Automl工具的频率。我们希望我们的结果可以帮助ML从业人员了解不同的汽车工具及其使用情况，以便他们可以为其目的选择正确的工具。此外，Automl工具开发人员可以从我们的发现中受益，以深入了解其工具的用法并改善其工具以更好地适合用户的用法和需求。
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机器学习（ML）系统的开发和部署可以用现代工具轻松执行，但该过程通常是匆忙和意思是结束的。缺乏勤奋会导致技术债务，范围蠕变和未对准的目标，模型滥用和失败，以及昂贵的后果。另一方面，工程系统遵循明确定义的流程和测试标准，以简化高质量，可靠的结果的开发。极端是航天器系统，其中关键任务措施和鲁棒性在开发过程中根深蒂固。借鉴航天器工程和ML的经验（通过域名通过产品的研究），我们开发了一种经过验证的机器学习开发和部署的系统工程方法。我们的“机器学习技术准备水平”（MLTRL）框架定义了一个原则的过程，以确保强大，可靠和负责的系统，同时为ML工作流程流线型，包括来自传统软件工程的关键区别。 MLTRL甚至更多，MLTRL为跨团队和组织的人们定义了一个人工智能和机器学习技术的人员。在这里，我们描述了通过生产化和部署在医学诊断，消费者计算机视觉，卫星图像和粒子物理学等领域，以通过生产和部署在基本研究中开发ML方法的几个现实世界使用情况的框架和阐明。
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连续的软件工程在许多领域已变得司空见惯。但是，在调节需要考虑其他问题的密集部门时，通常认为很难采用连续的开发方法，例如DevOps。在本文中，我们提出了一种将拉力请求用作设计控件的方法，并将这种方法应用于认证的医疗系统中的机器学习，这是一种新颖的技术，这是一种新颖的技术，旨在为机器学习系统增加解释性，作为监管审核跟踪。我们以前曾使用过一种工业系统来证明这种方法，以证明如何以连续的方式开发医疗系统。
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无线电接入网络（RAN）技术继续见证巨大的增长，开放式运行越来越最近的势头。在O-RAN规范中，RAN智能控制器（RIC）用作自动化主机。本文介绍了对O-RAN堆栈相关的机器学习（ML）的原则，特别是加强学习（RL）。此外，我们审查无线网络的最先进的研究，并将其投入到RAN框架和O-RAN架构的层次结构上。我们在整个开发生命周期中提供ML / RL模型面临的挑战的分类：从系统规范到生产部署（数据采集，模型设计，测试和管理等）。为了解决挑战，我们将一组现有的MLOPS原理整合，当考虑RL代理时，具有独特的特性。本文讨论了系统的生命周期模型开发，测试和验证管道，称为：RLOPS。我们讨论了RLOP的所有基本部分，包括：模型规范，开发和蒸馏，生产环境服务，运营监控，安全/安全和数据工程平台。根据这些原则，我们提出了最佳实践，以实现自动化和可重复的模型开发过程。
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如今，预测机器学习模型通常以无状态和昂贵的方式进行更新。想要建立基于机器学习的应用程序和系统的公司的两个主要未来趋势是实时推理和持续更新。不幸的是，这两种趋势都需要一个成熟的基础设施，这很难实现本地人。本文定义了一种新颖的软件服务和模型交付基础架构，称为连续学习 - 服务（CLAAS）来解决这些问题。具体而言，它包含持续的机器学习和连续的集成技术。它为数据科学家提供了模型更新和验证工具的支持，而无需进行本地解决方案，并且以高效，陈述和易于使用的方式提供了支持。最后，此CL模型服务易于封装在任何机器学习基础架构或云系统中。本文介绍了在两种现实世界中评估的CLAAS实例化的设计和实现。前者是使用core50数据集的机器人对象识别设置，而后者是命名类别，并且使用时尚域中的deepfashion-c数据集属性预测。我们的初步结果表明，无论计算在Continuum Edge-Cloud中的何处，连续学习模型服务的可用性和效率以及解决方案在解决现实世界用例中的有效性。
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以数据为中心的AI是AI社区的一个新的和令人兴奋的研究主题，但许多组织已经构建并维护了各种“以数据为中心的”应用程序，其目标是产生高质量数据。这些范围从传统的业务数据处理应用程序（例如，我们本月每个客户收费多少份数？“）向生产发动机等生产ML系统。近年来，数据和ML工程的领域是为了管理这些应用程序，而且都包括许多有趣的新颖工具和流程。在本文中，我们根据我们的体验数据和ML平台讨论了可能有趣的数据和ML工程，这些课程可以很有趣地应用于数据中心为中心的AI。
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该项目旨在使用称为KubeFlow [1]的开源工具（端到端ML堆栈编排工具包）探索在Kubernetes上部署机器学习模型的过程。我们以管道形式创建端到端的机器学习模型，并分析各个点，包括设置，部署模型，性能，限制，限制和功能。我们希望我们的项目几乎像一个研讨会/入门报告一样，可以帮助Vanilla Cloud/Kubernetes用户对KubeFlow的零知识使用KubeFlow来部署ML模型。从不同的云上的设置到通过互联网提供训练有素的模型 - 我们提供详细信息和指标，详细介绍KubeFlow的性能。
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通过机器学习的人工智能越来越多地用于数字社会。基于机器学习的解决方案带来了巨大的机会，从而创造了“软件2.0”，而且为工程界提供了巨大的挑战。由于数据科学家使用的实验方法在开发机器学习模型时，敏捷是一个重要的特征。在这个主题演讲中，我们讨论了两种当代开发现象，这是机器学习开发的基础，即笔记本界面和MLOPS。首先，我们提出了一种解决方案，可以通过支持对集成开发环境的简单过渡来解决笔记本电脑中工作的一些内在弱点。其次，我们通过在MLOPS语境中引入隐喻障碍和钢筋来提出AI系统的加强工程。基于机器学习的解决方案是动态的本质上，我们认为强化连续工程是质量保证明天可信赖的AI系统。
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现代软件系统和产品越来越依赖机器学习模型，以基于与用户和系统的交互进行数据驱动的决策，例如计算基础架构。对于更广泛的采用，这种做法必须（i）容纳没有ML背景的软件工程师，并提供（ii）提供优化产品目标的机制。在这项工作中，我们描述了一般原则和特定的端到端毫升平台，为决策和反馈集合提供易于使用的API。循环仪支持从在线数据收集到模拟培训，部署，推理的完整端到端ML生命周期，并扩展支持和调整产品目标的评估和调整。我们概述了平台架构和生产部署的整体影响 - 循环仪当前托管700毫升型号，每秒达到600万决定。我们还描述了学习曲线并总结了平台采用者的经验。
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随着机器学习（ML）模型和系统在不同行业的高赌注环境中的增加，保证了部署后的模型的性能变得至关重要。生产中的监测模型是确保其持续性能和可靠性的关键方面。我们展示了Amazon Sagemaker Model Monitor，这是一个完全托管的服务，不断监控亚马逊Sagemaker上托管的机器学习模型的质量。我们的系统实时地自动检测模型中的数据，概念，偏置和特征归因漂移，并提供警报，以便模型所有者可以采取纠正措施，从而保持高质量模型。我们描述了从客户，系统设计和架构获得的关键要求以及用于检测不同类型漂移的方法。此外，我们提供量化评估，然后使用案例，见解和从超过1.5年的生产部署中汲取的经验教训。
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机器学习传感器代表了嵌入式机器学习应用程序未来的范式转移。当前的嵌入式机器学习（ML）实例化遭受了复杂的整合，缺乏模块化以及数据流动的隐私和安全问题。本文提出了一个以数据为中心的范式，用于将传感器智能嵌入边缘设备上，以应对这些挑战。我们对“传感器2.0”的愿景需要将传感器输入数据和ML处理从硬件级别隔离到更广泛的系统，并提供一个薄的界面，以模拟传统传感器的功能。这种分离导致模块化且易于使用的ML传感器设备。我们讨论了将ML处理构建到嵌入式系统上控制微处理器的软件堆栈中的标准方法所带来的挑战，以及ML传感器的模块化如何减轻这些问题。 ML传感器提高了隐私和准确性，同时使系统构建者更容易将ML集成到其产品中，以简单的组件。我们提供了预期的ML传感器和说明性数据表的例子，以表现出来，并希望这将建立对话使我们朝着传感器2.0迈进。
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机器学习（ML）研究出版物通常在GitHub上提供开源实现，使他们的受众可以复制，验证甚至扩展机器学习算法，数据集和元数据。但是，到目前为止，关于此类ML研究存储库的协作活动程度知之甚少，特别是（1）此类存储库从叉子获得贡献的程度，（2）此类贡献的性质（即类型，变化），以及（3）变更的性质，这些变化未归还给叉子，这可能代表了错过的机会。在本文中，我们对1,346毫升研究存储库及其67,369叉进行了验证，无论是定量还是定性（通过Hindle等人的构建代码更改的开创性分类法）。我们发现，尽管ML研究存储库是大量分叉的，但只有9％的叉子对叉子存储库进行了修改。后者的42％发送给家长存储库的更改，其中一半（52％）被父家存储库接受。我们对539个贡献的定性分析和378个本地（仅叉）变化，扩展了Hindle等人的分类法，其中一个与ML（数据）相关的新顶级变更类别和15个新的子类别，包括9个ML--特定的（输入数据，输出数据，程序数据，共享，变更评估，参数调整，性能，预处理，模型培训）。虽然没有由叉子造成的更改主要是涉及域特定于域的定制和本地实验（例如，参数调整），但原点ML存储库确实错过了不可忽视的15.4％文档更改的13.6％的功能更改，而功能更改的13.6％和11.4％的错误修复更改。本文中的发现将对从业者，研究人员，工具匠和教育者有用。
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在软件项目中引入机器学习（ML）组件创造了软件工程师与数据科学家和其他专家合作。虽然合作可以始终具有挑战性，但ML介绍了探索性模型开发过程的额外挑战，需要额外的技能和知识，测试ML系统的困难，需要连续演化和监测，以及非传统质量要求，如公平性和解释性。通过采访来自28个组织的45名从业者，我们确定了在建立和将ML系统部署到生产时面临的关键合作挑战。我们报告了生产ML系统的开发中的共同合作点，以获得要求，数据和集成以及相应的团队模式和挑战。我们发现，这些挑战中的大部分挑战围绕通信，文档，工程和流程以及收集建议以解决这些挑战。
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负责任的AI被广泛认为是我们时代最大的科学挑战之一，也是释放AI市场并增加采用率的关键。为了应对负责任的AI挑战，最近已经发布了许多AI伦理原则框架，AI系统应该符合这些框架。但是，没有进一步的最佳实践指导，从业者除了真实性之外没有什么。同样，在算法级别而不是系统级的算法上进行了重大努力，主要集中于数学无关的道德原则（例如隐私和公平）的一部分。然而，道德问题在开发生命周期的任何步骤中都可能发生，从而超过AI算法和模型以外的系统的许多AI，非AI和数据组件。为了从系统的角度操作负责任的AI，在本文中，我们采用了一种面向模式的方法，并根据系统的多媒体文献综述（MLR）的结果提出了负责任的AI模式目录。与其呆在道德原则层面或算法层面上，我们专注于AI系统利益相关者可以在实践中采取的模式，以确保开发的AI系统在整个治理和工程生命周期中负责。负责的AI模式编目将模式分为三组：多层次治理模式，可信赖的过程模式和负责任的逐设计产品模式。这些模式为利益相关者实施负责任的AI提供了系统性和可行的指导。
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在过去几年中的自然语言处理（NLP）研究的进展为自动用户交互或改进的数据分析提供了公司的新商业机会。建立复杂的NLP应用需要处理现代机器学习（ML）技术，从而阻碍企业建立成功的NLP项目。我们在应用NLP研究项目中的经验表明，具有质量保证的生产环境中的研究原型在生产环境中的不断整合在软件中建立了信任，并为业务目标提供了便利性和有用性。我们将印章4 NLP介绍为开发NLP应用程序的迭代和增量过程模型。通过邮票4 NLP，我们将软件工程原则与数据科学的最佳实践合并。实例化我们的流程模型允许通过利用模板，公约和实现，使开发人员和数据科学家专注于业务目标来有效地创建原型。由于我们的迭代 - 增量方法，企业可以在每次迭代后将增强版的原型版本部署到他们的软件环境中，最大限度地提高潜在的业务价值和信任，并避免成功的成本永不部署的实验。
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在过去的几年中，我们目睹了机器学习（ML）应用的巨大增加。越来越多的程序函数不再用代码编写，而是使用ML算法从大量数据样本中学到的。但是，经常被忽视的是管理最终的ML模型以及将它们带入真实的生产系统的复杂性。在软件工程中，我们花了数十年的时间来开发工具和方法来创建，管理和组装复杂的软件模块。我们介绍了当前技术来管理复杂软件的概述，以及如何应用于ML模型。
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机器学习（ML）模型的开发不仅仅是软件开发的特殊情况（SD）：ML模型即使没有以看似无法控制的方式直接人类互动，也可以获取属性并满足要求。但是，可以形式上描述基础过程。我们为ML定义了一个全面的SD流程模型，该模型涵盖了文献中描述的大多数任务和文物。除了生产必要的工件外，我们还专注于以规格的形式生成和验证拟合描述。我们强调即使在初步训练和测试后，即使在生命周期中进一步发展ML模型的重要性。因此，我们提供了各种交互点，具有标准SD过程，其中ML通常是封装的任务。此外，我们的SD过程模型允许将ML作为（元）优化问题提出。如果严格自动化，则可以用来实现自适应自主系统。最后，我们的SD流程模型具有时间的描述，可以推理ML开发过程中的进度。这可能会导致ML领域内形式方法的进一步应用。
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