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概要

畳み込みとは、画像を渡して処理し、その画像に表れている一般的な特徴を抽出するためのフィルタです。畳み込みニューラル ネットワーク（CNN）はディープ ニューラル ネットワーク（DNN）の一種であり、最も一般的な適用対象は視覚イメージです。

このラボでは、まずコンピュータ ビジョン ツールから開発された画像分類モデルについて取り上げ、その後 CNN を使用してモデルの改良を行います。使用するデータ（衣料品）の取得元は、Fashion MNIST と呼ばれる共通データセットです。

目標

このラボでは、次の方法について学びます。

• 出発点となるモデルを確認する
• 畳み込みを追加し、データを収集し、モデルを定義する
• モデルをコンパイル、トレーニングする
• 畳み込みとプーリングの結果を視覚的に表示する

前提条件

学習の効果を最大限に高めるため、以下のラボを完了してから取り組むことをおすすめします。

• TensorFlow を使用したコンピュータ ビジョンの概要
• TensorFlow の畳み込みの概要

設定と要件

[ラボを開始] ボタンをクリックする前に

こちらの手順をお読みください。ラボの時間は記録されており、一時停止することはできません。[ラボを開始] をクリックするとスタートするタイマーは、Google Cloud のリソースを利用できる時間を示しています。

このハンズオンラボでは、シミュレーションやデモ環境ではなく、実際のクラウド環境を使ってご自身でラボのアクティビティを行うことができます。そのため、ラボの受講中に Google Cloud にログインおよびアクセスするための、新しい一時的な認証情報が提供されます。

このラボを完了するためには、下記が必要です。

• 標準的なインターネット ブラウザ（Chrome を推奨）

注: このラボの実行には、シークレット モードまたはシークレット ブラウジング ウィンドウを使用してください。これにより、個人アカウントと受講者アカウント間の競合を防ぎ、個人アカウントに追加料金が発生することを防ぎます。

• ラボを完了するために十分な時間を確保してください。ラボをいったん開始すると一時停止することはできません。

注: すでに個人の Google Cloud アカウントやプロジェクトをお持ちの場合でも、このラボでは使用しないでください。アカウントへの追加料金が発生する可能性があります。

ラボを開始して Google Cloud コンソールにログインする方法

1. [ラボを開始] ボタンをクリックします。ラボの料金をお支払いいただく必要がある場合は、表示されるポップアップでお支払い方法を選択してください。 左側の [ラボの詳細] パネルには、以下が表示されます。

   • [Google Cloud コンソールを開く] ボタン
   • 残り時間
   • このラボで使用する必要がある一時的な認証情報
   • このラボを行うために必要なその他の情報（ある場合）

2. [Google Cloud コンソールを開く] をクリックします（Chrome ブラウザを使用している場合は、右クリックして [シークレット ウィンドウでリンクを開く] を選択します）。

   ラボでリソースが起動し、別のタブで [ログイン] ページが表示されます。

   ヒント: タブをそれぞれ別のウィンドウで開き、並べて表示しておきましょう。

   注: [アカウントの選択] ダイアログが表示されたら、[別のアカウントを使用] をクリックします。

3. 必要に応じて、下のユーザー名をコピーして、[ログイン] ダイアログに貼り付けます。

   {{{user_0.username | "Username"}}}

   [ラボの詳細] パネルでも [ユーザー名] を確認できます。

4. [次へ] をクリックします。

5. 以下のパスワードをコピーして、[ようこそ] ダイアログに貼り付けます。

   {{{user_0.password | "Password"}}}

   [ラボの詳細] パネルでも [パスワード] を確認できます。

6. [次へ] をクリックします。

   重要: ラボで提供された認証情報を使用する必要があります。Google Cloud アカウントの認証情報は使用しないでください。 注: このラボでご自身の Google Cloud アカウントを使用すると、追加料金が発生する場合があります。

7. その後次のように進みます。

   • 利用規約に同意してください。
   • 一時的なアカウントなので、復元オプションや 2 要素認証プロセスは設定しないでください。
   • 無料トライアルには登録しないでください。

その後、このタブで Google Cloud コンソールが開きます。

注: Google Cloud のプロダクトやサービスのリストを含むメニューを表示するには、左上のナビゲーション メニューをクリックします。

Cloud Shell をアクティブにする

Cloud Shell は、開発ツールと一緒に読み込まれる仮想マシンです。5 GB の永続ホーム ディレクトリが用意されており、Google Cloud で稼働します。Cloud Shell を使用すると、コマンドラインで Google Cloud リソースにアクセスできます。

1. Google Cloud コンソールの上部にある「Cloud Shell をアクティブにする」アイコン をクリックします。

接続した時点で認証が完了しており、プロジェクトに各自の PROJECT_ID が設定されます。出力には、このセッションの PROJECT_ID を宣言する次の行が含まれています。

Your Cloud Platform project in this session is set to YOUR_PROJECT_ID

gcloud は Google Cloud のコマンドライン ツールです。このツールは、Cloud Shell にプリインストールされており、タブ補完がサポートされています。

2. （省略可）次のコマンドを使用すると、有効なアカウント名を一覧表示できます。

gcloud auth list

3. [承認] をクリックします。

4. 出力は次のようになります。

出力:

ACTIVE: * ACCOUNT: student-01-xxxxxxxxxxxx@qwiklabs.net To set the active account, run: $ gcloud config set account `ACCOUNT`

5. （省略可）次のコマンドを使用すると、プロジェクト ID を一覧表示できます。

gcloud config list project

出力:

[core] project = <project_ID>

出力例:

[core] project = qwiklabs-gcp-44776a13dea667a6 注: Google Cloud における gcloud ドキュメントの全文については、gcloud CLI の概要ガイドをご覧ください。

タスク 1. Google Cloud のサービスを有効にする

• Cloud Shell で gcloud を使用し、ラボで使用するサービスを有効にします。

gcloud services enable \ compute.googleapis.com \ monitoring.googleapis.com \ logging.googleapis.com \ notebooks.googleapis.com \ aiplatform.googleapis.com \ artifactregistry.googleapis.com \ container.googleapis.com

これにより、Vertex AI でモデルのトレーニング、デプロイ、説明ジョブを実行できるようになります。

[進行状況を確認] をクリックして、目標に沿って進んでいることを確認します。 Google Cloud のサービスを有効にする

タスク 2. Vertex ノートブック インスタンスを開く

このラボでは、JupyterLab と数多くの ML フレームワークを使用して構成された Vertex ノートブック インスタンスがあらかじめプロビジョニングされています。

このインスタンスの位置に移動し、インスタンスを開きます。

1. Cloud コンソールで、[Vertex AI] > [ワークベンチ] に移動します。

2. [ユーザー管理のノートブック] タブをクリックします。

3. あらかじめプロビジョニングされている Vertex ノートブック インスタンスの名前の横にある [JupyterLab を開く] をクリックします。[JupyterLab を開く] オプションが表示されるまでに数分かかることがあります。

タスク 3. ラボのノートブックに移動する

1. Vertex ノートブックで、以下のディレクトリに移動します。

training-data-analyst/self-paced-labs/learning-tensorflow/convolutional-neural-networks/

2. CLS_Vertex_AI_CNN_fmnist.ipynb を開きます。

3. ノートブックでラボを続け、画面上部の実行（）アイコンをクリックして各セルを実行します。または、Shift+Enter キーを押してセルでコードを実行します。

説明を読んで、各セルの実行内容を十分に理解してください。

Vertex AI　でトレーニングとデプロイのステータスを確認する手順は、ノートブックに図解されています。

ノートブックで進行状況を確認する

Cloud Storage バケットを作成する

[進行状況を確認] をクリックして、バケットが作成されたかどうかを確認します。 Cloud Storage バケットを作成する

Vertex AI でモデルをトレーニングする

[進行状況を確認] をクリックして、目標に沿って進んでいることを確認します。 Vertex AI でモデルをトレーニングする

モデルをデプロイする

[進行状況を確認] をクリックして、目標に沿って進んでいることを確認します。 モデルをデプロイする

お疲れさまでした

これで、セルフペース ラボ「TensorFlow の畳み込みニューラル ネットワークを使用して画像を分類する」は終了です。畳み込みのノートブックを実行し、畳み込みとプーリングについて学習しました。

次のステップと詳細情報

• TensorFlow の畳み込みニューラル ネットワークの詳細を確認します。
• Creating art through a Convolutional Neural Network を読みます。
• AI がどのような形で利用されているのかについて、How Moorfields is using AutoML to enable clinicians to develop machine learning solutions または Netmarble のチーム コラボレーション、ゲーム開発、顧客リーチを後押しする Google Cloud の AI 機能で確認します。

Google Cloud トレーニングと認定資格

Google Cloud トレーニングと認定資格を通して、Google Cloud 技術を最大限に活用できるようになります。必要な技術スキルとベスト プラクティスについて取り扱うクラスでは、学習を継続的に進めることができます。トレーニングは基礎レベルから上級レベルまであり、オンデマンド、ライブ、バーチャル参加など、多忙なスケジュールにも対応できるオプションが用意されています。認定資格を取得することで、Google Cloud テクノロジーに関するスキルと知識を証明できます。

マニュアルの最終更新日: 2024 年 2 月 28 日

ラボの最終テスト日: 2024 年 2 月 28 日

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