亚马逊云服务(AWS) 为机器学习扩圈触及每一位AI工作者

12月9日， AWS全球机器学习副总裁Swami Sivasubramanian (简称Swami) 在亚马逊re:Invent大会上发表机器学习和人工智能主题演讲，展示了AWS关于人工智能与机器学习的最新全景蓝图，并宣布了一系列新服务和新功能，让机器学习更易用和拓展到更加广阔的使用者、应用场景和行业。这是亚马逊re:Invent大会上的首次机器学习主题演讲。Swami主题演讲中表示，“机器学习是我们这一代人能遇到最具颠覆性的技术之一，目前已经有超过10万客户在使用AWS的机器学习服务，很多客户已经将机器学习用于其核心业务。”

AWS大中华区云服务产品管理总经理顾凡介绍说，“亚马逊利用机器学习技术已经有20多年时间，这是AWS机器学习服务的深厚源泉。AWS在2016年开始发力，在云上提供机器学习服务。当年只发布了三个服务，2017年开始加速，最近三年，每年新增的服务和功能超过200个，为全球人工智能工作者丰富了他们急需的工具集。”

据德勤发布的《全球人工智能发展白皮书》预测，到2025年，世界人工智能市场规模将超过6万亿美元。

面对数字经济的发展机遇，多个国家和地区已将人工智能列为优先发展的国家战略。

2020年11月21日，国家工业信息安全发展研究中心在《2020人工智能与制造业融合发展白皮书》中指出了目前融合存在的诸多难点，其中人才匮乏问题尤为严重。而人社部官网的报道中测算，目前我国人工智能人才的缺口超过500万，国内的供求比例为1:10，供需比例严重失衡。

德勤发布的《全球人工智能发展白皮书》指出，在人工智能众多的分支领域中，机器学习是人工智能的核心研究领域之一。包括89%的人工智能专利申请和40%人工智能范围内的相关专利均为机器学习范畴。

AWS是云计算的引领者，也是机器学习的翘楚。面对机器学习这样一个充满前途的事业，以及当前严重缺乏人才的处境，AWS通过多种方式，采取一系列措施，着重通过技术创新，为机器学习扩圈。

首次推出开箱即用的工业领域机器学习解决方案

扩圈举措之一，是推出开箱即用的解决方案。在re:Invent大会上，AWS发布了五项用于工业领域的机器学习服务，分别是Amazon Monitron、Amazon Lookout for Equipment、AWS Panorama一体机、AWS Panorama SDK和Amazon Lookout for Vision。这是AWS首次推出开箱即用的工业领域机器学习解决方案。

Amazon Monitron和Amazon Lookout for Equipment通过机器学习支持预测性维护。Amazon Monitron面向没有建立传感器网络的客户，提供由传感器、网关和机器学习服务组成的端到端机器监控系统，检测异常并预测何时需要维护工业设备。Amazon Lookout for Equipment面向已经拥有传感器、但不希望自己构建机器学习模型的客户，由AWS为其构建模型并返回预测结果，检测异常设备行为。

AWS Panorama通过计算机视觉改善工业运营和工作场所安全。AWS Panorama一体机是一个硬件设备，将它连接到工业场所的网络中，它就可以自动识别摄像头数据流，与工业摄像头进行交互。AWS Panorama软件开发套件（SDK），方便工业相机制造商在新相机中嵌入计算机视觉功能。

Amazon Lookout for Vision为工业客户提供高精度、低成本的产品质量异常检测解决方案。它通过机器学习技术，每小时可以处理数千张图像，发现产品缺陷和异常。客户可以将摄像头图像批量或实时发送到Amazon Lookout for Vision，找出异常，例如机器部件的裂纹、面板上的凹痕、不规则形状或产品上的颜色错误等。

目前已经使用AWS工业领域机器学习服务的客户和合作伙伴包括Axis、凌华科技、BP、德勤、Fender芬达、GE 医疗和西门子交通等等。

打造包罗万象的工具箱，赋能每一位AI工作者

扩圈举措之二，是打造全面丰富的工具集，用顾凡的话说， right tool for the right job（为每一项工作都提供一个趁手的工具）。AWS提供的机器学习工具集包括三个层面。

工具集的底层，面向那些技术能力超强的客户，希望将人工智能和机器学习作为自己的核心竞争力。AWS为他们提供强大的算力、全面的算力选择、丰富的机器学习框架选择。AWS支持主流的机器学习框架，客户还可以通过容器部署的方式，自带机器学习框架；AWS可以提供基于英伟达、英特尔、AMD、赛灵思等芯片厂商的最新处理器的强大算力，同时还通过自主设计的处理器，极大地降低机器学习的算力成本。

工具集的中间层，面向那些技术能力较强的客户，他们有大量的数据可以进行机器学习模型训练，有一定的算法人才，不要花精力管理基础设施，专注于自己的应用和业务创新。AWS的Amazon SageMaker为他们提供了首个全托管的机器学习集成开发环境，并为这个开发环境不断增加新功能，从数据准备、到模型训练、参数调优与模型迭代、到模型部署、模型质量监控，在整个过程中最大限度地提高他们开展机器学习的效率，降低他们开展机器学习的门槛。

工具集的顶层，面向技术能力相对薄弱的客户，他们有一定的数据，但没有算法人才，他们希望在业务场景中直接引入人工智能。AWS为他们提供开箱即用的人工智能服务，目前已经涵盖机器视觉、语音文字转换、机器对话、文本处理、电商业务、客服、企业内信息搜索、开发与运维、工业AI等方面。

通过这样一个全面的工具集，AWS可以覆盖和赋能所有的人工智能工作者。

拓展到数据库开发者和数据分析师

扩圈举措之三，是将机器学习拓展到数据开发者和数据分析师。数据库开发者、数据分析师这个群体，人数比机器学习开发人员群体大得多，他们没有机器学习的知识和技能，但是不缺少机器学习的想法。于是，AWS将机器学习能力跟数据库进行嫁接，让数据库开发者、数据分析师沿用数据库查询的方式，让他们的机器学习想法落地到业务应用中。Amazon Aurora是AWS著名的关系型数据库服务，AWS针对Aurora推出了新功能Amazon Aurora ML。数据库开发者发起数据库查询（SQL）时，只要选择一个机器学习模型，就会唤醒机器学习服务，Aurora ML自动将查询结果交给机器学习模型进行推理，返回结果。例如，要查询一个客户评价是正面还是负面，数据库开发者只管做数据库查询、选择这个模型，返回来的查询结果就会自动附加正面或负面判断。类似地，出海电商想把数据库中的商品信息变成多语种，数据库开发者只管查询商品信息、选择多语种翻译，返回的结果就会自动包含商品信息的多语种翻译。

Amazon Athena是数据分析师经常用到的服务。通过这项服务，可以直接从Amazon S3上的对象文件中，利用SQL语句进行数据查询（SQL是结构化查询语言，原本用于关系型数据查询，而S3的对象文件不是关系型数据）。AWS也推出了新功能Amazon Athena ML，查询返回的结果也可以自动附带机器学习推理的结果。

Amazon Redshift是云原生的数据仓库。AWS推出的新功能Amazon Redshift ML，甚至把选择模型这一步省了。举一个例子，电商领域经常会哪些客户有可能流失，这时你可能并没有一个模型来判断什么样特征的客户有可能会流失。通过Redshift ML，数据分析师只管SQL查询，Redshift ML可以把数据导入S3，然后SageMaker的Autopilot功能结合。Autopilot是一个自动建模的功能。这样的Redshift ML可以自动进行数据清洗、模型训练，选择最优的模型进行预测。

Amazon Neptune是AWS的一个图数据库，主要用于知识图谱、身份图谱、欺诈检测、推荐引擎、社交关系、生命科学等场景，用图的方式表示各个数据实体之间的关系，例如，好友关系图。对图数据库，只是表示出数据的相关性显然不够，用户更需要的是，根据这些相关性进行机器学习推理。新功能Neptune ML，就是将图数据库和机器学习打通，通过机器学习模型去访图数据库，进行更精准的预测。

Amazon QuickSight是AWS的一个商业智能（BI）服务，可以轻松地调用各种数据进行分析和展现。AWS于2020年5月推出了QuickSight ML新功能，它也跟SageMaker的Autopilot功能进行了结合，数据分析人员可以用它开展欺诈检测、销售预测等工作。

在今年的re:Invent大会上，AWS推出了更酷的机器学习新功能QuickSight Q。通过它，可以用自然语言对数据进行提问，获得想要的数据洞察。例如，直接在查询框中输入“我们的同比增长率是多少？”几秒钟之内就可以得到高度准确的答案。如果按以往的方式，需要在模型中预先定义增长率、更新模型、处理数据，可能需要几天甚至几周时间。

AWS还推出了Amazon Lookout For Metrics，它利用机器学习技术，通过企业多种数据的比对，检测出数据异常。顾凡举例说，一件商品的售价200元，在某个数据源变成了20元。通过Amazon Lookout For Metrics找出这种异常数据，意义重大。如果是在线销售中出现这样的价格错误，有可能给企业带来巨大的损失。

此外，AWS还发布了利用机器学习的运维服务Amazon DevOps Guru，它可以帮助应用开发人员自动检测运维操作的问题，给出建议补救措施，提高应用程序可用性。此前，AWS已经推出了Amazon CodeGuru，可以让开发人员使用机器学习自动进行代码审核，并且提供指导和建议。

Amazon SageMaker再添九项新功能，快上加快，简单再简单

扩圈举措之四，大力发展机器学习的中间力量。如前所述，Amazon SageMaker是面向机器学习开发者的一个集成开发环境，是一项全托管的服务。它消除了机器学习过程中每个阶段的挑战，化繁为简，使开发人员和数据科学家能够从根本上更轻松、更快速地构建、训练和部署机器学习模型。Amazon SageMaker的功能也在快速迭代中，过去一年就交付了50多项新功能。在今年的re:Invent大会上，AWS再次发布9项新功能。

(1) Data Wranger，数据特征提取器。Amazon SageMaker Data Wrangler可以简化机器学习的数据准备工作。机器学习训练中有一个重要的工作，称为特征工程，就是从不同来源、格式多样的数据提取数据，形成规范化的数据字段（也称为特征），作为机器学习模型的输入，这项工作非常耗时。通过Data Wrangler，客户可以将各种数据存储中的数据一键导入。Data Wrangler内置了300多个数据转换器，让客户无需编写任何代码，就可以机器学习用到的特征进行规范化、转换和组合。客户可以通过在SageMaker Studio（首个用于机器学习的端到端集成开发环境）中查看这些转换，快速预览和检查这些转换是否符合预期。

(2) Feature Store，数据特征存储库。鉴于有大量的特征需要管理，AWS为Amazon SageMaker推出了一项新功能，名为Feature Store。它一个用于更新、检索和共享机器学习特征的专用库。通过Data Wrangler把特征设计出来以后，可以保存在Feature Store 中，以供重复使用。一组特征会用于不同的模型，被多个开发人员和数据科学家使用，需要有效地跟踪、管理这些特征，及时更新，保持一致性。模型训练和利用模型进行推理（也就是实际运用模型），对特征的使用场景也不同。在训练过程中，模型可以离线、批量地访问特征，使用时间长。而对于推理，通常只用到特征库的一部分，不过需要实时访问，几毫秒内返回预测结果。因此，如何特征库的管理是一件复杂的事儿，Feature Store就用于解决这些问题。

(3) Pipelines，自动化工作流。跟传统编程一样，编排和自动化可以提高机器学习的效率。Amazon SageMaker Pipelines是第一个专为机器学习构建的、方便易用的CI/CD（持续集成和持续交付）服务。

(4) Clarify，模型偏差检测。通过Amazon SageMaker Clarify，开发人员可以方便地检测整个机器学习工作流中的统计偏差，为机器学习模型所做的预测做出解释，识别偏差，清晰描述可能的偏差来源及其严重程度，指导开发人员采取措施减小偏差。

(5) Deep Profiling for Amazon SageMaker Debugger，对模型训练进行剖析。通过Deep Profiling，能够自动监控系统资源利用率，例如 GPU、CPU、网络吞吐量和内存 I/O，对训练过程中的资源瓶颈进行告警，让开发者及时调度资源，更快地训练模型。

(6-7) Distributed Training，大型复杂深度学习模型的分布式训练。AWS提供了两种方法，模型训练拆分到几百、几千个CPU上进行。一个是数据并行引擎，对数据集进行拆分。一个是模型并行引擎，自动剖析、识别分割模型的最佳方式，在多个 GPU上高效分割具有几十亿参数的大型复杂模型。通过对训练进行拆分，Amazon SageMaker可以将训练大型复杂深度学习模型的速度比当前的方法快两倍。

(8) Edge Manager，边缘端模型质量监控和管理。Amazon SageMaker Edge Manager 可以帮助开发人员优化、保护、监控和维护部署在边缘设备集群上的机器学习模型。模型部署到边缘设备以后，仍然需要管理和监控模型，确保它们持续以高精度运行。当模型的准确性随着时间的推移而下降时，开发人员可以重新训练模型，不断提高模型的质量。

(9) JumpStart，快捷起步工具。通过Amazon SageMaker JumpStart，客户可以快速找到跟自己类似的机器学习场景相关信息。新手开发人员可以从多个完整的解决方案进行选择，例如欺诈检测、客户流失预测或时序预测，直接部署到自己的Amazon SageMaker Studio环境中。有一些经验的用户则可以从100多个机器学习模型中选择，快速开始模型构建和训练。

不断丰富的新功能，让Amazon SageMaker备受客户欢迎。它推出短短三年时间，已经有几万家客户在使用，包括3M、ADP、阿斯利康、Avis、拜耳、Bundesliga、Capital One、Cerner、Chick-fil-A、Convoy、达美乐比萨、富达投资、GE医疗、Georgia-Pacific、赫斯特、iFood、iHeartMedia、摩根大通、Intuit、联想、Lyft、国家橄榄球联盟、Nerdwallet、T-Mobile、汤森路透、Vanguard等等。

AWS的系列扩圈之举，背后是AWS对机器学习的雄心。Swami说，15年前他研究生毕业，有幸进入AWS开始云计算事业。如今可以毫无不夸张地说，云计算释放出巨大的力量，帮助各种创业公司和成熟企业取得了巨大的成功。机器学习目前就处于那样的早期阶段。我们从Swami的字里行间可以读出，机器学习就是AWS的下一个金矿。

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