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스트림처리

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BeeAI 공모전 교육 영상(09) - 머신러닝 모델 서빙(122~124p)

머신러닝 모델의 학습이 완료된 후에는 이를 실제 서비스에 활용하는 서빙 단계가 필수적입니다. 이번 과정에서는 Apache Spark를 기반으로 구축된 모델을 실시간 스트림 환경에서 서빙하는 실습을 진행합니다. 전체 구조는 데이터를 생성하는 시뮬레이션 엔진, 예측을 수행하는 핵심 엔진, 그리고 결과를 검증하고 저장하는 밸리데이터 엔진으로 구성됩니다. 특히 중간 단계의 엔진은 학습된 모델을 로딩하고 유입되는 스트림 데이터를 처리하여 예측값을 산출하는 중추적인 역할을 담당하게 되며, 이는 전체 시스템의 성능을 결정짓는 핵심적인 요소가 됩니다. 실시간으로 입력되는 온도 데이터는 JSON 형식의 스트링으로 주입되며, 이를 모델이 이해할 수 있는 형태로 변환하는 과정이 필요합니다. 먼저 Column Select 오퍼레이터를 통해 처리 대상 컬럼을 지정하고, Min-Max 스케일링을 적용하여 데이터의 범위를 정규화합니다. 이후 Transpose 오퍼레이터를 사용하여 여러 개의 온도 데이터를 하나의 행으로 재구성하는데, 이는 AutoML로 학습된 모델이 데이터를 효과적으로 받아들여 예측을 수행할 수 있도록 하기 위함입니다. 이러한 전처리 과정은 데이터의 편향을 줄이고 예측의 정확도를 높이는 데 기여하는 중요한 단계라고 할 수 있습니다. 전처리가 완료된 데이터는 Spark ML Stream Predictor 오퍼레이터로 전달됩니다. 이 단계에서 미리 학습된 모델이 활성화되어 실시간 예측 쿼리를 수행하고 결과값을 도출합니다. 모델에서 출력된 예측값은 다시 한번 Min-Max 스케일링 오퍼레이터를 통해 역산 과정을 거칩니다. 이는 0과 1 사이로 압축되었던 결과값을 실제 온도 단위로 복원하여 사용자가 직관적으로 이해할 수 있는 의미 있는 수치로 만드는 작업입니다. 최종적으로 복원된 예측 데이터는 다음 프로세스로 전달되기 위해 대기하며, 실시간 모델 서비스의 완결성을 높여주는 역할을 수행합니다. 예측된 결과는 Kafka 라이터를 통해 지정된 토픽에 저장되며, 이후 세 번째 엔진인 File 라이터는 Kafka에 쌓인 데이터를 일정 주기로 읽어와 CSV 파일 형식으로 저장합니다. 저장된 파일에는 타임스탬프와 예측 라벨 컬럼이 포함되어 있어, 데이터가 시간에 따라 어떻게 변화하는지 상세히 추적할 수 있게 해줍니다. 이러한 파이프라인 구성은 실시간 데이터를 영구적인 저장소에 기록함과 동시에 사후 분석을 가능하게 만드는 기반이 됩니다. 또한 Kafka를 활용함으로써 데이터 전송의 유연성을 확보하고 대규모 트래픽 상황에서도 시스템이 안정적으로 작동할 수 있는 구조를 완성합니다. 시스템 운영의 편의성을 위해 제공되는 엔진 진행 상황 보기 기능을 활용하면, 저장된 예측 데이터를 시각화된 그래프 형태로 확인할 수 있습니다. 시간의 흐름을 X축으로, 예측된 온도 값을 Y축으로 설정하여 데이터의 주기성과 변동 추이를 한눈에 파악하는 것이 가능합니다. 스트림 서빙 예제는 사용자가 직접 종료하기 전까지 연속적으로 실행되며, 실시간으로 변화하는 온도 지표를 통해 모델의 서빙 성능을 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. 이러한 시각화 도구는 복잡한 수치 데이터를 직관적인 정보로 변환해 주며, 향후 더 복잡한 딥러닝 모델 서빙으로 나아가기 위한 기술적 토대가 됩니다.

BeeAI 공모전 교육 영상(09) - 머신러닝 모델 서빙(122~124p)
한국전자통신연구원
  • 융합
  • 공학·기술

BeeAI 공모전 교육 영상(11) - 융합서빙(134~148p)

KSB AI+ 9.0은 인공지능 모델의 학습과 서빙을 체계적으로 관리할 수 있는 강력한 플랫폼입니다. 사용자 매뉴얼은 엔진의 구조와 개념부터 구체적인 회원가입 절차와 UI 활용법까지 상세히 안내하며, 초보자도 쉽게 시스템에 적응할 수 있도록 돕습니다. 특히 8가지 엔진 유형을 통해 배치 방식과 스트림 방식의 처리 과정을 한눈에 파악할 수 있으며, CPU와 GPU 자원을 효율적으로 활용하여 복잡한 연산 작업을 수행할 수 있는 기반을 제공합니다. 이러한 체계적인 구성은 복잡한 AI 프로젝트의 초기 진입 장벽을 낮추는 데 큰 기여를 합니다. 실시간 데이터 처리를 위한 스트림 엔진은 구조화된 스트리밍 기술을 기반으로 구현되어 있습니다. 이를 통해 워터마크나 체크포인트 같은 정교한 기능을 활용할 수 있으며, IoT 디바이스에서 유입되는 정제되지 않은 로우 데이터를 신속하고 정확하게 변환할 수 있습니다. 예를 들어, 교통 속도 센서에서 들어오는 데이터를 실시간으로 분석하여 1분 혹은 5분 단위의 평균 속도를 예측하는 모델은 도시 교통 관제 시스템 등에 즉각적으로 적용될 수 있는 실무적인 예시입니다. 데이터의 전 주기를 관리하는 이러한 방식은 실시간 대응이 필요한 현대 인공지능 서비스의 핵심 요소로 자리 잡고 있습니다. 파이썬 사용자 정의 함수(UDF)를 활용하면 복잡한 로직도 손쉽게 REST API 형태로 변환할 수 있습니다. 사용자가 작성한 코드는 도커 이미지로 자동 생성되어 특정 포트를 통해 서비스되며, 이는 모델의 배포와 확장을 매우 간편하게 만듭니다. 또한 AutoML이나 텐서플로우와 같은 외부 프레임워크와의 연동을 지원하는 익스터널 엔진은 개발자가 익숙한 도구를 활용하면서도 플랫폼의 강력한 관리 기능을 동시에 누릴 수 있게 합니다. 이러한 유연한 연동 구조는 다양한 요구사항을 가진 프로젝트 환경에서 모델의 가치를 극대화하고 개발 효율성을 높이는 중요한 역할을 수행합니다. 융합 서빙은 개별적으로 작동하는 여러 모델이나 외부 오픈 API를 유기적으로 연결하여 더욱 지능화된 서비스를 창출하는 고도화된 기술입니다. 이는 단순히 하나의 모델이 결과를 도출하는 것을 넘어, 언어 지능이나 시각 지능 같은 다양한 모듈을 조합하여 복잡한 문제를 해결할 수 있게 합니다. 온디맨드 파이프 서빙 엔진을 활용하면 여러 개의 REST API를 파이프라인으로 연결하여 일련의 처리 과정을 자동화할 수 있으며, 이는 사용자에게 더욱 완성도 높은 인공지능 응답을 제공하는 기반이 됩니다. 결과적으로 서비스의 유연성과 확장성을 획기적으로 높여 차세대 지능형 서비스 구축을 가능하게 합니다. 구체적인 활용 사례로 외부의 엑소브레인 오픈 API와 내부 모델을 결합한 건물 에너지 제어 서비스를 들 수 있습니다. 자연어로 입력된 사용자의 요구사항을 대화 처리 및 기계 독해 API를 통해 분석하고, 여기서 추출된 핵심 키워드를 바탕으로 적절한 제어 로직을 실행하는 구조입니다. 예를 들어 날씨 정보나 사용자의 의도를 파악하여 '맑은 날' 혹은 '흐린 날'에 최적화된 모델로 요청을 라우팅함으로써 에너지를 효율적으로 관리할 수 있습니다. 이러한 방식은 파편화된 기술들을 하나의 완성된 비즈니스 시나리오로 통합하는 인공지능 서비스 개발의 정수를 보여주는 좋은 예시입니다. 융합 서빙의 핵심은 지능적인 라우트 매핑 기술에 있습니다. 입력된 데이터의 특성에 따라 인덱스 값을 부여하고, 이를 바탕으로 서로 다른 모델로 작업을 배정하는 과정은 시스템의 효율성을 극대화합니다. 맑은 날씨에는 특정 조건에 따라 환기를 권고하고, 추운 날씨에는 창문을 닫도록 유도하는 등의 세밀한 제어가 가능해지는 것입니다. 오퍼레이터들이 체인처럼 연결되어 요청과 응답을 주고받는 과정은 복잡한 데이터 흐름을 체계적으로 제어할 수 있게 하며, 이는 개발자가 복잡한 백엔드 인프라를 직접 구축하지 않고도 수준 높은 마이크로서비스 아키텍처를 구현할 수 있도록 돕습니다. 마지막으로 데이터 생성부터 전처리, 학습, 예측, 결과 저장에 이르는 엔드 투 엔드 시나리오는 인공지능 서비스의 전체 생명주기를 완성합니다. 실시간으로 유입되는 데이터를 기반으로 모델이 주기적으로 재학습되고, 새롭게 학습된 모델이 서비스 중단 없이 즉각적으로 교체되어 적용되는 과정은 플랫폼의 자동화 역량을 입증합니다. 모델 자동 갱신(Auto Reload) 기능을 통해 신규 모델을 감지하고 서빙에 반영함으로써, 변화하는 환경 데이터에 기민하게 대응하는 진정한 의미의 지능형 시스템 구축이 가능해집니다. 이러한 전 주기 통합 관리 환경은 미래 인공지능 산업에서 강력한 경쟁력이 될 것입니다.

BeeAI 공모전 교육 영상(11) - 융합서빙(134~148p)
한국전자통신연구원ETRI 클래스
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