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MLOps를 위한 효율적인 AI 모델 드리프트 탐지방안 연구
A Study on Efficient AI Model Drift Detection Methods for MLOps 원문보기

Journal of Internet Computing and Services = 인터넷정보학회논문지, v.24 no.5, 2023년, pp.17 - 27  

이예은 (Department of Information Security, Hoseo University) ,  이태진 (Department of Information Security, Hoseo University)

초록
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오늘날 AI(Artificial Intelligence) 기술이 발전하면서 실용성이 증가함에 따라 실생활 속 다양한 응용 분야에서 널리 활용되고 있다. 이때 AI Model은 기본적으로 학습 데이터의 다양한 통계적 속성을 기반으로 학습된 후 시스템에 배포되지만, 급변하는 데이터의 상황 속 예상치 못한 데이터의 변화는 모델의 성능저하를 유발한다. 특히 보안 분야에서 끊임없이 생성되는 새로운 공격과 알려지지 않은 공격에 대응하기 위해서는 배포된 모델의 Drift Signal을 찾는 것이 중요해짐에 따라 모델 전체의 Lifecycle 관리 필요성이 점차 대두되고 있다. 일반적으로 모델의 정확도 및 오류율(Loss)의 성능변화를 통해 탐지할 수 있지만, 모델 예측 결과에 대한 실제 라벨이 필요한 점에서 사용 환경의 제약이 존재하며, 실제 드리프트가 발생한 지점의 탐지가 불확실한 단점이 있다. 그 이유는 모델의 오류율의 경우 다양한 외부 환경적 요인, 모델의 선택과 그에 따른 파라미터 설정, 그리고 새로운 입력데이터에 따라 크게 영향을 받기에 해당 값만을 기반으로 데이터의 실질적인 드리프트 발생 시점을 정밀하게 판단하는 것은 한계가 존재하게 된다. 따라서 본 논문에서는 XAI(eXplainable Artificial Intelligence) 기반 Anomaly 분석기법을 통해 실질적인 드리프트가 발생한 시점을 탐지하는 방안을 제안한다. DGA(Domain Generation Algorithm)를 탐지하는 분류모델을 대상으로 시험한 결과, 배포된 이후 데이터의 SHAP(Shapley Additive exPlanations) Value를 통해 Anomaly score를 추출하였고, 그 결과 효율적인 드리프트 시점탐지가 가능함을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Today, as AI (Artificial Intelligence) technology develops and its practicality increases, it is widely used in various application fields in real life. At this time, the AI model is basically learned based on various statistical properties of the learning data and then distributed to the system, bu...

주제어

표/그림 (15)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 네트워크 환경에서 공격 분류모델이 운영된다고 가정하였을 때, 새로 유입되는 전체 시계열 데이터를 대상으로 XAI 지표를 활용하여 Anomaly 기반 드리프트가 발생한 시점을 탐지하는 방안을 제안한다.
  • 연구에서 모델 loss값에 기여한 SHAP value를 통해서 드리프트를 탐지할 수 있다라는 주장을 참고하여 통계적 변화량을 측정하는 과정에서 SHAP value를 활용하고자 한다. 따라서 전체 데이터를 대상으로 SHAP 값을 수식 1과 같이 추출하고 이후 추가적으로 입력데이터의 feature중 모델의 결과와 성능에 중요한 Feature를 선별하여 향상된 드리프트 탐지를 하고자 한다.
  • 본 논문은 이를 보완한 안정적인 모델 관리를 위해 SHAP value을 활용한 Anomaly 기반 드리프트 시점 탐지방안을 제안하였다. 배포 이후의 데이터에 대해서 SHAP value 기반 Anomaly score를 산출하였고 사전에 설정한 데이터의 드리프트 구간에서 정확히 Threshold 이상의 값이 산출됨에 따라 제안 방법의 유효성을 검증할 수 있었다.
  • 이장에서는 XAI 중 모델 예측 과정에서 feature의 기여도를 나타내는 SHAP value를 활용하여 데이터 변화로 인한 드리프트를 세밀하게 탐지하고 변화가 발생한 시간대 추적을 위한 방법을 제안하고자 한다.
  • 배포 이후 테스트데이터는 2015/08/27부터 입력되며 2021-02-04부터 드리프트가 발생한 시점이다. 최종적으로 본 실험은 드리프트가 발생한 시간대를 탐지하는 것을 목표로 한다.

가설 설정

  • 추가로 본 실험의 목적은 드리프트 시간대를 찾는것이 목적이므로 임의로 데이터에 시계열 인덱스를 추가한다. 먼저 공격의 배포 이전 모델은 2002-01-01부터 2015-10-10까지의 데이터로 학습된다고 가정한다. 배포 이후 테스트데이터는 2015-10-11부터 입력되며 2021-04-13부터 드리프트가 발생한 시점이다.
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참고문헌 (11)

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