Hive/Pigを使ったKDD'12 track2の広告クリック率予測
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![よくある並列trainのデータフロー
map Map
<feature,weight>
Trainingデータ map Modelデータ
Label, Map
reduce
array<feature> map <feature, weight>
重みの平均をとる
map イテレーションする場合は
𝑤 𝑡+1 = 𝑤 𝑡 − 𝛾 𝑡 𝛻𝑙𝑜𝑠𝑠(𝑓(𝑥; 𝑤 𝑡 ), 𝑦) 古いmodelを渡す
SGDで重みを計算
最初は素直にmapを返すUDAFで作った
create table model as
select trainLogisticUDAF(features,label [, params]) as weight from training
mapはsplitサイズの調整でメモリ内に収まるけど、より規模がでかくなると
10
reduceでメモリ不足になるのでデータ量に対してスケールしない](https://image.slidesharecdn.com/dsirnlp-myui-lt-120929193835-phpapp01/85/Hive-Pig-KDD-12-track2-10-320.jpg)
![Pig版のフローの一例
training_raw = load '$TARGET' as (clicks: int, impression: int, displayid: int, adid: int, advertiserid: int, depth: int, position: int, queryid: int, keywordid: int,
titleid: int, descriptionid: int, userid: int, gender: int, age: int);
training_bin = foreach training_raw generate flatten(predictor.ctr.BinSplit(clicks, impression)), displayid, adid, advertiserid, depth, position, queryid,
keywordid, titleid, descriptionid, userid, gender, age;
training_smp = sample training_bin 0.1;
training_rnd = foreach training_smp generate (int)(RANDOM() * 100) as dataid, TOTUPLE(*) as training;
training_dat = group training_rnd by dataid;
model = foreach training_dat generate predictor.ctr.TrainLinear(training_rnd.training.training_smp);
store model into '$MODEL';
model = load '$MODEL' as (mdl: map[]);
弱学習
model_lmt = limit model 10;
testing_raw = load '$TARGET' as (dataid: int, displayid: int, adid: int, advertiserid: int, depth: int, position: int, queryid: int, keywordid: int, titleid: int,
descriptionid: int, userid: int, gender: int, age: int);
testing_with_model = cross model_lmt, testing_raw;
result = foreach testing_with_model generate dataid, predictor.ctr.Pred(mdl, displayid, adid, advertiserid, depth, position, queryid, keywordid, titleid,
descriptionid, userid, gender, age) as ctr;
result_grp = group result by dataid;
result_ens = foreach result_grp generate group as dataid, predictor.ctr.Ensemble(result.ctr);
result_ens_ord = order result_ens by dataid;
result_fin = foreach result_ens_ord generate $1;
store result_fin into '$RESULT';
アンサンブル学習
14](https://image.slidesharecdn.com/dsirnlp-myui-lt-120929193835-phpapp01/85/Hive-Pig-KDD-12-track2-14-320.jpg)
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Hive/Pigを使ったKDD'12 track2の広告クリック率予測
- 1. Hive/Pigを使ったKDD'12 track2 の広告クリック率予測 油井 誠 [email protected] 産業技術総合研究所 情報技術研究部門 Twitter ID: @myui スライド http://www.slideshare.net/myui/dsirnlp-myuilt 1 http://goo.gl/Ulf3A
- 2. KDDcup 2012 track2 • 検索ログを基に、検索エンジンの広告のクリック 率(Click-Through Rate)を推定するタスク – 中国の3大検索エンジンの一つsoso.comの実データ • 検索語などはHash値などを利用してすべて数値化されてい る – Trainingデータ(約10GB+2.2GB, 15億レコード） – Testデータ（約1.3GB, 2億レコード） • 学習データの1.33割が評価用データセット – CTRがsubmission format • クラス分類というより回帰（もちろんクラス分類でも解ける） 2
- 3. 学習データのテーブル構成 User table UserID Gender Age Query table QueryID Tokens Click = Positive UserID AdID QueryID Depth Position Impression Click Impression – Click = Negative CTR = Click / Impression Training table AdID properties DisplayURL AdvertiserID KeywordID TitleID DescriptionID KeywordID Tokens TitleID Tokens DescriptionID Tokens Keyword table Title table Description table 評価用のテーブルにはimpression、click以外の素性(feature) 基本的に、全部、質的変数 → 二値変数の素性に分解 Label A B Label A:1 A:2 A:3 B:7 B:8 B:9 1 1 9 1 1 0 0 0 1 0 -1 2 7 -1 0 1 0 0 0 1 1 3 8 1 0 0 1 1 0 0 3
- 4. ロジスティック回帰での発生予測 • 発生確率を予測する手法 • 各変数の影響力の強さを計算(Train) – 入力: Label, Array<feature> – 出力: 素性ごとの重みのMap<feature, float> – # of features = 54,686,452 • ただし、token tableは利用していない (Token ID = <token,..,token>) • 影響力を基に生起確率を計算(Predict) – P(X) = Pr(Y=1|x1,x2,..,xn) – f: X → Yとなる関数fを導出したい 1 𝑛 s.t. empirical lossを最小化 𝑎𝑟𝑔𝑚𝑖𝑛 𝑙𝑜𝑠𝑠(𝑓(𝑥 𝑖 ; 𝑤), 𝑦 𝑖 ) 𝑛 𝑖=0 • 勾配降下法を使う 各素性の重み 4
- 5. Gradient Descent(勾配降下法) 学習率 𝑛 1 𝑤 𝑡+1 = 𝑤 𝑡 − 𝛾 𝑡 𝛻𝑙𝑜𝑠𝑠(𝑓(𝑥 𝑖 ; 𝑤 𝑡 ), 𝑦) 𝑛 𝑖=0 経験損失の勾配を基に重みを更新 新しい重み 古い重み Jimmy LinのLarge-Scale Machine Learning at Twitterより https://speakerdeck.com/u/lintool/p/large-scale-machine-learning-at-twitter 5
- 6. 勾配の並列計算 𝑛 1 𝑤 𝑡+1 = 𝑤 𝑡 − 𝛾 𝑡 𝛻𝑙𝑜𝑠𝑠(𝑓(𝑥 𝑖 ; 𝑤 𝑡 ), 𝑦) 𝑛 𝑖=0 勾配をmapperで並列に計算 mappers 重みの更新をreducerで行う single reducer • 実際には重みの更新の時に更新されたfeature(xi)が必要 • wはMap<feature, weight>でMap.size()=54,686,452 • Iteration数が多く必要で、入出力がDFSを介すMapReduce に向かない • Reducerでの計算がボトルネックになる 6
- 7. 確率的勾配降下法 • Gradient Descent 𝑛 1 𝑤 𝑡+1 = 𝑤 𝑡 − 𝛾 𝑡 𝛻𝑙𝑜𝑠𝑠(𝑓(𝑥 𝑖 ; 𝑤 𝑡 ), 𝑦) 𝑛 𝑖=0 モデルの更新に全てのトレーニングインスタンスが必要(バッチ学習） • Stochastic Gradient Descent (SGD) 𝑤 𝑡+1 = 𝑤 𝑡 − 𝛾 𝑡 𝛻𝑙𝑜𝑠𝑠(𝑓(𝑥; 𝑤 𝑡 ), 𝑦) それぞれのトレーニングインスタンスで重みを更新(オンライン学習） – Iterative Parameter Mixで処理すれば、実際意外とうまく 動くし、そんなにイテレーション数が必要でない 𝑡+1 • データ分割して、各mapperで並列に 𝑤 = 𝑤 𝑡 − 𝛾 𝑡 𝛻𝑙𝑜𝑠𝑠(𝑓(𝑥; 𝑤 𝑡 ), 𝑦) を計算 • モデルパラメタはイテレーション/epochごとに配る 7
- 8. よくある機械学習のデータフロー Testデータ array<feature> Trainingデータ Modelデータ Label, Map predict array<feature> <feature, weight> train Label/Prob 8
- 9. よくある並列trainのデータフロー map Map <feature,weight> Trainingデータ map Modelデータ Label, Map reduce array<feature> map <feature, weight> 重みの平均をとる map イテレーションする場合は 𝑤 𝑡+1 = 𝑤 𝑡 − 𝛾 𝑡 𝛻𝑙𝑜𝑠𝑠(𝑓(𝑥; 𝑤 𝑡 ), 𝑦) 古いmodelを渡す SGDで重みを計算 機械学習はaggregationの問題 直感的にはHive/PigのUDAF(user defined aggregation function)で実装すればよい 9 ほんとはM/Rよりもparallel aggregationに特化したDremelに向いてる
- 10. よくある並列trainのデータフロー map Map <feature,weight> Trainingデータ map Modelデータ Label, Map reduce array<feature> map <feature, weight> 重みの平均をとる map イテレーションする場合は 𝑤 𝑡+1 = 𝑤 𝑡 − 𝛾 𝑡 𝛻𝑙𝑜𝑠𝑠(𝑓(𝑥; 𝑤 𝑡 ), 𝑦) 古いmodelを渡す SGDで重みを計算 最初は素直にmapを返すUDAFで作った create table model as select trainLogisticUDAF(features,label [, params]) as weight from training mapはsplitサイズの調整でメモリ内に収まるけど、より規模がでかくなると 10 reduceでメモリ不足になるのでデータ量に対してスケールしない
- 11. Think relational Testデータ array<feature> Trainingデータ Modelデータ Label, Map predict array<feature> <feature, weight> train Scaler値として返すのはダメ Label/Prob リレーションでfeature, weightを返そう でも、UDAFは使えない →そこでUDTF (User Defined Table Function) 11
- 12. UDTF (parameter-mix) HadoopのInputSplitSizeの設定に応じたmapperが select 立ち上がる（map-only) feature, CAST(avg(weight) as FLOAT) as weight from ( select TrainLogisticSgdUDTF(features,label,..) as (feature,weight) from train )t group by feature; どうやってiterative parameter mixさせよう？？？ 古いmodelを渡さないといけない 毎行渡すのはあれだし… 12
- 13. UDTF(iterative parameter mix) create table model1sgditor2 as select feature, CAST(avg(weight) as FLOAT) as weight from ( select TrainLogisticIterUDTF(t.features, w.wlist, t.label, ..) as (feature, weight) from training t join feature_weight w on (t.rowid = w.rowid) )t group by feature; ここで必要なのは、各行の素性ごとに古いModel Map<feature, weight>, label相当を渡せばよいので、 Array<feature>に対応するArray<weight>をテーブルを作って inner joinで渡す 13
- 14. Pig版のフローの一例 training_raw = load '$TARGET' as (clicks: int, impression: int, displayid: int, adid: int, advertiserid: int, depth: int, position: int, queryid: int, keywordid: int, titleid: int, descriptionid: int, userid: int, gender: int, age: int); training_bin = foreach training_raw generate flatten(predictor.ctr.BinSplit(clicks, impression)), displayid, adid, advertiserid, depth, position, queryid, keywordid, titleid, descriptionid, userid, gender, age; training_smp = sample training_bin 0.1; training_rnd = foreach training_smp generate (int)(RANDOM() * 100) as dataid, TOTUPLE(*) as training; training_dat = group training_rnd by dataid; model = foreach training_dat generate predictor.ctr.TrainLinear(training_rnd.training.training_smp); store model into '$MODEL'; model = load '$MODEL' as (mdl: map[]); 弱学習 model_lmt = limit model 10; testing_raw = load '$TARGET' as (dataid: int, displayid: int, adid: int, advertiserid: int, depth: int, position: int, queryid: int, keywordid: int, titleid: int, descriptionid: int, userid: int, gender: int, age: int); testing_with_model = cross model_lmt, testing_raw; result = foreach testing_with_model generate dataid, predictor.ctr.Pred(mdl, displayid, adid, advertiserid, depth, position, queryid, keywordid, titleid, descriptionid, userid, gender, age) as ctr; result_grp = group result by dataid; result_ens = foreach result_grp generate group as dataid, predictor.ctr.Ensemble(result.ctr); result_ens_ord = order result_ens by dataid; result_fin = foreach result_ens_ord generate $1; store result_fin into '$RESULT'; アンサンブル学習 14
- 15. まとめ • データ量に対してちゃんとスケールするものができた – インターン生にpig版を作ってもらった • こちらはUTDFではやっていなくて、モデルファイルを分割して作っ て、アンサンブル学習させる戦略 – オンラインのモデル更新とかをやるには、updateのない hiveだとinsertにしないといけないので一工夫いる – Passive-aggressive版も作る予定 • 現状、AUC=0.75程度（優勝者の台湾国立大は0.8） – a9aデータセットだとlibsvm, svm-light, liblinear, tinysvmな どと同程度の精度(0.85ぐらい) • 余裕があったらHiveにパッチとして送る – でも、ドキュメントとかテストとかｘｘｘｘｘ 実データを持つ共同研究先募集 (一件、広告配信企業とやってる） 15