经典算法与深度学习 在外卖物流调度中的应用 SPEAKER / 徐明泉 百度外卖首席架构师 引言：外卖配送的背后 2 引言：外卖订单调度系统要考虑的因素 3 订单相关 骑士相关 • 商户、用户位置 • 用户期望时间 • 预计出餐时间.. • 现有订单的配送路线 • 新增订单后配送路线的改变情况 • 历史取送餐速度 • 完成每个订单的预计时间 • 熟悉的区域 • 配送工具 外卖订单的智能 调度系统 一. 智能调度系统的 大数据分析监控 二. 智能调度系统中 的人工智能 三. 提纲 5 外卖订单的智能 调度系统 一. 智能调度系统的 大数据分析监控 二. 智能调度系统中 的人工智能 三. 外卖订单智能调度系统发展历程 6 人工派单模式 • 调度员根据订单地址和骑士 位置来进行订单分配 • 人力调度派单峰值为每人 800单/天 调度 系统 3 整体最优分配 调度 系统 4.0 深度学习智能模式 • 出餐时间估算更准，缩短 骑士到店等待时间，节省 运力，提升用户等餐体验 出餐时间预估 深度学习智能 调度 系统 2.0 系统派单模式 • 系统综合考虑配送距离、 骑士运力、期望送达时间 等因素来自动派单 配送距离 期望送达时间 骑士运力 订单相似度 调度 系统 1.0 外卖订单智能调度要解决的核心问题 7 调度系统算法

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 2.7.1 查找模块中的所有函数和类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 2.7.2 查找特定函数和类的用法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 11.11 学习率调度器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 11.11.1 1 一个简单的问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 11.11.2 学习率调度器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 11.11.3 策略 . . .

TensorFlow使用现状及痛点 • ⼿动分发训练样本� • ⼿动拉取训练模型� TensorFlow使用现状及痛点 • 多⼈多服务器使用混乱，计算资源如何划分？� • 没有GPUs集群资源管理和调度（内存、CPU、GPU、 端⼝），集群资源负载不均� • 训练数据⼿动分发，训练模型⼿动保存� • 进程遗留问题，需要⼿动杀死� • 缺乏作业统⼀管理，不便对作业运⾏状态跟踪� • 日志查看不⽅便� 序� • 支持GPU资源管理和调度� • 不再需要⼿动配置CluserSpec信息，仅需要设置work 和ps的数量� • 训练数据和训练模型基于HDFS统⼀存储� • 作业训练结束自动回收work、ps和Tensorboard进程� • 训练效果和性能没有损失� 基本目标：� TensorFlow on Yarn设计 • 支持GPU亲和性调度（提⾼通信效率）� • Web的⽅式查看作业的运⾏状况和作业日志� ：� TensorFlow on Yarn技术细节揭秘 TensorFlow on Yarn系统架构图：� TensorFlow on Yarn技术细节揭秘 Yarn支持CPU调度 vs GPU调度：� CPU GPU 每个NodeManager配置可用CPU核心 数量 每个NodeManager配置可用GPU卡数 量 ResourceManager统计计数并按数量 分配

负载均衡/统一版本管理/动态加载/批量化机制 特征映射 Embedding 数据处理 异构GPU集群 CNN 业务应用 模型服务 框架 排序模型服务 多媒体分析服务 自然语言分析服务 集群调度层 核心架构层 算法模型层 4 深度学习-分布式模型推理 • 推理性能优化 • 减少计算量： operator fusion/XLA/TVM/prune/float16/quantization batching/TensorRT/MPS/SSE/AVX/Neon • operator fusion • 针对特定场景重写耗时算子 • 重构tensorflow计算引擎 • batching • 批量调度请求到GPU，增大并发和吞吐量 4 深度学习-分布式模型推理 • 深度特征效果对比 • 文本Embedding特征，相比于文本标签，相关指标提升约3+% • 基于word2vec、bert等 基础/IDE 业务 调度 集群 2 平台架构 计算 机器学习平台 Feed排序 推荐流 文本分类/检测 Hadoop/Spark 集群 数据仓库集群 高性能GPU集群 Hdfs/Odps TensorFlow /Caffe 图像/视频分类 阿里云计算集群 实时计算集群 业务 Storm/Flink Yarn/K8s …… …… …… 调度 Docker 存储 PS/WeiPS

*示意图来自互联网 Kubernetes在异构系统调度中的挑战 • Kubernetes版本发布快，新特性更新频繁，对异构调度的支持不断加强；但配套设施落后（e.g. Spark on K8s, GitlabCI) • 容器系统调用栈深，需要仔细验证操作系统，内核及异构设备驱动的兼容性 • Kubernetes对NUMA、异构计算、存储设备的调度能力待加强 1.6 nvidia/gpu custom

agent App 2 PS Job 1 App 2 App 3 SSH Job 1 Train Job 1 Val Job 2 WK Job 2 WK Job 3 监控/启停 任务调度/资源管理 监控上报 cephfs存储集 群 本地文件系统 数据 模型/日志 client 管理数据 提取模型、 查看日志 提交/管理任务 用户 docker.oa.co m 自动拉取镜像 运维工具化，快速屏蔽/启动异常机器 • 灵活的资源分配 • 支持以 GPU 或节点为粒度进行资源分配 • 用户配置任务所需最小资源 • 自动扩缩容，最大化资源使用率 • 支持不同计算框架 • 调度与任务松耦合，用户可以灵活定义任务 • 支持配置 docker 镜像，完全自定义运行环 境 • 良好的用户体验 • 完善的客户端工具 • 任务进度微信提醒 SACC2017 proto

义函数，直接传入匿名函数更方便 （lambda函数） 58 ⚫NumPy ⚫Pandas ⚫SciPy ⚫Matplotlib ⚫Scikit-learn Python模块 59 Python模块-NumPy ⚫NumPy NumPy是一个用Python实现的科学计算的扩展程序库，包括： 1、一个强大的N维数组对象Array； 2、比较成熟的（广播）函数库； 3、用于 公司使用，以及核心的科学计算组织如：Lawrence Livermore，NASA用其处理一些 本来使用C++，Fortran或Matlab等所做的任务。 60 Python模块-NumPy 切片 61 Python模块-NumPy 广播 62 Python模块-Pandas ⚫Pandas Pandas 是基于NumPy 的一种工具，该工具是为了解决数据分析任务而 创建的。 Pandas 纳入了大量库 函数和方法。你很快就会发现，它是使Python成为强大而高效的数据分 析环境的重要因素之一。 63 Python模块-Pandas ⚫ 基本数据结构 Series 一维数据结构，包含行索 引和数据两个部分 DataFrame 二维数据结构，包含 带索引的多列数据， 各列的数据类型可能 不同 64 Python模块-Pandas ⚫ 数据索引 df[5:10] 通过切片方式选取多行 df[col_label]

义函数，直接传入匿名函数更方便 （lambda函数） 59 ⚫NumPy ⚫Pandas ⚫SciPy ⚫Matplotlib ⚫Scikit-learn Python模块 60 Python模块-NumPy ⚫NumPy NumPy是一个用Python实现的科学计算的扩展程序库，包括： 1、一个强大的N维数组对象Array； 2、比较成熟的（广播）函数库； 3、用于 公司使用，以及核心的科学计算组织如：Lawrence Livermore，NASA用其处理一些 本来使用C++，Fortran或Matlab等所做的任务。 61 Python模块-NumPy 切片 62 Python模块-NumPy 广播 63 Python模块-Pandas ⚫Pandas Pandas 是基于NumPy 的一种工具，该工具是为了解决数据分析任务而 创建的。 Pandas 纳入了大量库 函数和方法。你很快就会发现，它是使Python成为强大而高效的数据分 析环境的重要因素之一。 64 Python模块-Pandas ⚫ 基本数据结构 Series 一维数据结构，包含行索 引和数据两个部分 DataFrame 二维数据结构，包含 带索引的多列数据， 各列的数据类型可能 不同 65 Python模块-Pandas ⚫ 数据索引 df[5:10] 通过切片方式选取多行 df[col_label]

�������������������������������������������������������������������������������� 2 1.1.2 Pytorch 的模块与功能 ����������������������������������������������������������������������������������������������� 函数改动，性能有进一步需要提升的空间； 原型版本是新功能还不可以，需要开发不能通过 pip 方式直接 安装。 1.1.2 Pytorch 的模块与功能 Pytorch 当前支持绝大数的深度学习常见的算子操作，基于相 关的功能模块可以快速整合数据、构建与设计模型、实现模型 训练、导出与部署等操作。这些功能的相关模块主要有如下： 1）torch.nn 包，里面主要包含构建卷积神经网络的各种算子 操作，主要包括卷积操作（C onnx 模块、优化器 torch.optim 模块、支持 GPU 训 练 torch.cuda 模块，这些都是会经常用的。 4）此外本书当中还会重点关注的 torchvison 库中的一些常见 模型库与功能函数，主要包括对象检测模块与模型库、图象数 据增强与预处理模块等。 以上并不是 pytorch 框架中全部模块与功能说明，作者这里只 列出了跟本书内容关联密切必须掌握的一些模块功能，希望读

链式法则 7.7 反向传播算法 7.8 Himmelblau 函数优化实战 7.9 反向传播算法实战 7.10 参考文献 第 8 章 PyTorch 高级用法 8.1 常见功能模块 8.2 模型装配、训练与测试 8.3 模型保存与加载 8.4 自定义类 8.5 模型乐园 8.6 测量工具 8.7 可视化 8.8 参考文献 第 9 章 过拟合 除了提供底层的矩阵相乘、加减等数学函数，还内建了常用神经网络运算函 数、常用网络层、网络训练、模型保存与加载、模型部署等一系列深度学习系统的便捷功 能。常用网络层主要放置在 nn 子模块中，优化器主要放置在 optim 子模块中，模型部署主 要通过 ONNX 协议实现。使用 PyTorch 开发，可以方便地利用这些功能完成常用算法业务 流程，高效稳定灵活。 1.6 开发环境安装 在领略完 作为模型的最终输出 。 从网络结构上看，如图 3.10 所示，函数的嵌套表现为网络层的前后相连，每堆叠一个 (非)线性环节，网络层数增加一层。通常把输入节点?所在的层叫作输入层，每一个非线性 模块的输出??连同它的网络层参数??和??等称为一层网络层。特别地，对于网络中间的 层，也叫作隐藏层，最后一层也叫作输出层。这种由大量神经元模型连接形成的网络结构 称为神经网络(Neural Netwo