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TabFM 소개: 표 형식 데이터를 위한 제로샷 파운데이션 모델

TabFM은 표 형식 데이터를 위한 제로샷 파운데이션 모델로, 별도의 모델 학습·하이퍼파라미터 튜닝·복잡한 피처 엔지니어링 없이 분류와 회귀를 수행한다. 전체 학습 데이터와 예측 대상 행을 하나의 문맥으로 입력해 인컨텍스트 러닝(ICL) 방식으로 관계를 파악하며, 단 한 번의 순전파로 예측을 생성한다. Google은 TabArena 평가에서 TabFM이 기존의 튜닝된 트리 기반 모델들과 경쟁력 있는 성능을 보였다고 설명하며, BigQuery의 `AI.PREDICT` SQL 명령으로 제공할 계획이다. ## 기존 표 형식 머신러닝의 한계 - 고객 이탈 예측, 금융 사기 탐지 등 표 데이터 기반 분류·회귀 문제는 기업의 핵심 업무에 널리 사용된다. - AdaBoost, XGBoost, 랜덤 포레스트 같은 지도학습 트리 모델이 오랫동안 강력한 성능을 보여왔다. - 하지만 새로운 데이터셋마다 다음 작업을 반복해야 한다. - 모델 학습 - 하이퍼파라미터 최적화 - 도메인별 피처 엔지니어링 - 검증 및 재학습 - 따라서 단순히 `.fit()`을 호출하는 것만으로는 실무에서 신뢰할 만한 성능을 얻기 어렵다는 문제가 있다. ## 표 데이터를 위한 인컨텍스트 러닝 - TabFM은 기존처럼 데이터셋별로 모델 가중치를 업데이트하지 않는다. - 과거의 학습 행과 예측할 테스트 행을 하나의 통합된 입력 문맥으로 제공한다. - 모델은 추론 시점에 행과 열 사이의 관계를 분석해 새로운 작업을 수행한다. - 이는 대규모 언어 모델이 예시와 지시문만으로 새로운 작업을 수행하는 제로샷·인컨텍스트 러닝과 유사하다. - 결과적으로 데이터셋별 반복 학습, 튜닝, 수작업 피처 설계가 필요하지 않다. ## 행·열 구조를 반영한 하이브리드 아키텍처 표는 자연어처럼 일렬로 정렬된 토큰 시퀀스가 아니라, 행과 열로 구성된 2차원 구조이며 행이나 열의 순서를 바꿔도 의미가 본질적으로 달라지지 않는다. TabFM은 이를 처리하기 위해 TabPFN과 TabICL의 아이디어를 결합한 구조를 사용한다. - **행·열 교차 어텐션** - 여러 층의 어텐션 모듈이 열 방향과 행 방향을 번갈아 처리한다. - 각 피처의 상호작용과 각 샘플 간의 관계를 함께 학습한다. - 기존 피처 엔지니어링이 담당하던 복잡한 변수 간 의존성 추출을 모델 내부에서 수행한다. - **행 압축** - 각 행에서 얻은 풍부한 문맥 정보를 하나의 밀집 벡터로 압축한다. - 이후 단계가 원본 2차원 테이블 전체가 아니라 압축된 행 표현을 사용하도록 만든다. - **압축 표현 기반 ICL** - 전용 Transformer가 압축된 행 벡터들의 시퀀스에 어텐션을 적용한다. - 원시 테이블 전체에 직접 어텐션하는 방식보다 계산량이 크게 줄어든다. - 데이터셋 규모가 커져도 비교적 효율적으로 예측할 수 있도록 설계됐다. ## 합성 데이터로 대규모 사전 학습 - 산업용 표 데이터는 기업의 독점 스키마와 민감한 정보를 포함하는 경우가 많아 공개된 대규모 학습 데이터가 부족하다. - TabFM은 이 문제를 해결하기 위해 수억 개의 합성 데이터셋으로만 학습됐다. - 합성 데이터는 구조적 인과 모델(SCM)을 이용해 동적으로 생성된다. - 다양한 무작위 함수와 데이터 분포, 복잡한 피처 관계를 포함하도록 설계됐다. - 실제 데이터를 직접 대량 확보하지 않고도 다양한 표 구조를 학습해, 보지 못한 실제 데이터셋에 일반화하는 것을 목표로 한다. ## TabArena 벤치마크와 두 가지 모델 설정 - TabArena에서 분류 38개, 회귀 13개 데이터셋을 대상으로 평가했다. - 데이터셋 크기는 약 700개에서 150,000개 샘플까지 다양하다. - 모델 간 일대일 승률을 바탕으로 Elo 점수를 계산해 성능을 비교한다. - **TabFM** - 기본 제공 모델이다. - 튜닝이나 교차 검증 없이 한 번의 순전파로 예측한다. - 제로샷 사용 편의성을 중시한 설정이다. - **TabFM-Ensemble** - 성능 향상을 위해 교차 피처와 SVD(특이값 분해) 피처를 추가한다. - 비음수 최소제곱법으로 32개 모델 앙상블의 최적 가중치를 계산한다. - 분류 문제에서는 Platt scaling을 이용해 예측 확률을 보정한다. - 기본 TabFM보다 추가 계산과 처리 과정이 필요하지만 더 높은 성능을 목표로 한다. ## 제공 방식과 기대 효과 - TabFM은 Hugging Face와 GitHub를 통해 공개된다. - Google BigQuery에도 통합될 예정이며, 사용자는 `AI.PREDICT` SQL 명령으로 분류·회귀를 실행할 수 있다. - 별도의 머신러닝 전문 지식이나 전통적인 모델 개발 파이프라인 없이 표 데이터 예측을 수행하는 것이 목표다. 실무에서는 빠른 기준선 모델이나 반복적인 데이터셋별 모델 개발을 줄이는 용도로 TabFM을 먼저 적용할 수 있다. 다만 중요한 의사결정에 사용할 때는 데이터 누수, 예측 확률의 보정, 기존 모델과의 실제 데이터셋별 비교 및 비용·지연 시간까지 함께 검증하는 것이 좋다.

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LLM을 활용한 인간 (새 탭에서 열림)

Dropbox Dash는 검색 관련성(Relevance)을 높이기 위해 소수의 고품질 인간 라벨링 데이터를 LLM을 통해 대규모로 증폭시키는 하이브리드 학습 전략을 채택하고 있습니다. 이 방식은 LLM을 '교사 모델'로 활용하여 수백만 개의 학습 데이터를 생성하고, 이를 통해 실시간 서비스에 적합한 효율적인 랭킹 모델을 구축하는 데 목적이 있습니다. 결과적으로 인간의 판단력과 AI의 확장성을 결합하여 RAG(검색 증강 생성) 시스템의 답변 품질을 결정짓는 핵심 요소인 검색 정확도를 극대화했습니다. ## Dash 검색 순위 모델과 학습 방식 * Dash는 수작업으로 조정된 규칙이 아닌, XGBoost와 같은 머신러닝 기법을 활용하여 검색 결과의 순위를 결정합니다. * 모델은 검색어와 문서 쌍에 대해 1점(관련 없음)부터 5점(매우 관련 있음)까지의 점수를 부여하는 관련성 라벨을 학습하며, 점수가 높은 문서가 상단에 배치되도록 가중치를 조정합니다. * 기업 내 수억 개의 문서 중 LLM이 답변 생성에 사용할 최적의 소수 문서만 선별해야 하므로, 랭킹 모델을 학습시키는 데이터의 품질이 RAG 시스템 전체의 성능을 좌우합니다. ## 기존 라벨링 방식의 한계와 LLM 도입의 필요성 * **사용자 행동 데이터:** 클릭이나 이탈 정보는 유용하지만, 기존 순위에 영향을 받거나 데이터가 불균등하게 분포되는 편향성 문제가 있습니다. * **인간 라벨링:** 숙련된 검토자가 직접 점수를 매기는 방식은 가장 정확하지만, 비용이 많이 들고 확장이 어려우며 기업의 민감한 내부 데이터를 외부 인력이 검토하기 어렵다는 보안 이슈가 존재합니다. * **LLM 평가:** LLM은 인간보다 비용이 저렴하고 일관성이 있으며, 대규모 후보군을 다국어로 신속하게 처리할 수 있습니다. 또한 정의된 규정 준수 범위 내에서 고객 콘텐츠를 분석할 수 있는 장점이 있습니다. ## 인간과 LLM의 협업을 통한 데이터 증폭 과정 * **검증 및 보정:** 먼저 인간 검토자가 소규모의 고품질 데이터셋을 라벨링합니다. 이 데이터는 LLM의 프롬프트와 매개변수를 미세 조정하고 성능을 검증하는 '골드 표준'으로 사용됩니다. * **데이터 증폭:** 성능이 검증된 LLM은 인간의 노력을 수백 배로 증폭시켜 수십만에서 수백만 개의 관련성 라벨을 생성합니다. 인간이 LLM을 가르치고, LLM이 대규모 학습 데이터를 생산하는 구조입니다. * **오프라인 학습과 온라인 서빙:** 실시간 검색 시 LLM을 직접 사용하면 지연 시간(Latency)과 비용 문제가 발생합니다. 따라서 LLM은 오프라인에서 '교사'로서 대량의 데이터를 생성하고, 실제 서비스에서는 이 데이터를 학습한 가볍고 빠른 모델(XGBoost 등)이 검색 순위를 계산합니다. ## 실용적인 결론 성공적인 AI 검색 시스템을 구축하기 위해서는 단순히 최신 LLM을 사용하는 것에 그치지 않고, 검색 모델의 학습 데이터를 어떻게 확보할 것인지가 중요합니다. Dropbox Dash의 사례처럼 **"인간의 가이드라인 → LLM의 대규모 라벨링 → 경량 모델의 학습 및 서빙"**으로 이어지는 파이프라인을 구축하면 품질, 비용, 속도라는 세 가지 토끼를 동시에 잡을 수 있습니다.

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토스 Next ML Challenge - 광고 클릭 예측(PCTR) ML 경진대회 출제 후기 (새 탭에서 열림)

토스는 실제 서비스 데이터를 기반으로 한 광고 클릭 예측(CTR) 모델 개발 대회인 'Toss Next ML Challenge'를 통해 우수 ML 인재를 발굴하고 현업의 기술적 난제를 공유했습니다. 약 2,600명의 참가자가 1,070만 건의 익명화된 데이터를 바탕으로 실시간 서빙이 가능한 고성능 모델을 설계했으며, 출제진의 의도를 뛰어넘는 창의적인 피처 엔지니어링과 모델링 기법들이 제시되었습니다. 이번 대회는 데이터 보안과 실무적 난이도 사이의 균형을 맞춘 문제 설계를 통해 참가자들에게 실질적인 ML 시스템 설계 경험을 제공하고 토스 ML 챕터의 비전을 알리는 계기가 되었습니다. **실무 기반의 문제 설계와 CTR 예측** - 토스 앱 내 디스플레이 광고의 노출 및 클릭 로그를 활용해 특정 조건에서의 클릭 확률을 예측하는 모델 설계를 과제로 제시했습니다. - 약 1,070만 건의 대규모 트레이닝 샘플과 성별, 연령, 광고 지면 ID 등 다양한 피처를 제공하여 데이터 규모 측면의 실무 환경을 재현했습니다. - 단순히 예측 정확도뿐만 아니라 실제 서비스 적용을 고려하여 '실시간 서빙 가능성(Inference 속도)'을 가점 사항으로 포함해 효율적인 모델 구조 설계를 유도했습니다. **데이터 익명화의 한계와 시퀀스 피처의 도입** - 외부 반출을 위한 데이터 익명화 과정에서 다수 테이블의 조인이 어려워짐에 따라, 여러 데이터를 직접 가공하여 하나의 정형 테이블 형태로 제공했습니다. - 문제 난이도가 지나치게 낮아지는 것을 방지하기 위해 가공되지 않은 '시퀀스(Sequence) 피처'를 의도적으로 포함하여 참가자들의 분석 역량을 시험했습니다. - 참가자들은 익명화된 피처의 의미를 알 수 없는 제약 속에서도 시계열 특성을 파악하고 이를 수십 개의 파생 변수로 변환하는 집요함을 보여주었습니다. **참가자들의 모델링 전략과 기술적 통계** - 본선 진출 30팀 모두가 LightGBM, XGBoost 등 Boosting Tree 계열의 모델을 핵심적으로 활용했으며, 딥러닝 모델은 선택적으로 병행되었습니다. - 한 팀은 실시간 서빙이라는 제약 조건 속에서도 260개의 모델을 앙상블하는 파격적인 시도로 성능 극대화를 꾀했습니다. - 단일 시퀀스 피처에서 토큰 개수, 전이 결속도 등 37개의 파생 변수를 생성하여 성능을 높인 사례는 도메인 지식 없이도 순수 데이터 분석만으로 실무 수준 이상의 통찰을 보여준 결과였습니다. **대회의 성과와 실무적 시사점** - 리더보드 상위권 팀들은 공통적으로 시퀀스 피처를 심도 있게 분석하고, 복합적인 모델 앙상블과 더불어 과적합 방지 및 서빙 효율성을 고려한 설계를 제출했습니다. - 오프라인 시상식과 네트워킹을 통해 현업 엔지니어와 참가자들이 기술적 아이디어를 교환하며 실제 비즈니스 문제 해결을 위한 커뮤니티를 형성했습니다. - 익명화된 데이터 환경에서도 창의적인 피처 엔지니어링이 모델 성능을 결정짓는 핵심 요소임을 재확인했으며, 이는 향후 유사한 ML 챌린지 설계의 기준이 될 것으로 보입니다.

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단일 노드에서 멀티 GPU

Discord는 ML 모델과 데이터 규모가 커지면서 단일 머신으로는 학습·추론을 감당하기 어려워지자 Ray 기반의 분산 컴퓨팅 플랫폼을 구축했다. 핵심은 Ray 자체보다 CLI, Dagster·KubeRay 오케스트레이션, X-Ray 관측성 도구를 결합해 분산 ML의 사용성을 높인 데 있다. 그 결과 엔지니어들은 복잡한 Kubernetes·GPU 설정 없이 멀티 GPU 작업을 실행할 수 있었고, Ads Ranking 모델은 매일 재학습되는 프로덕션 딥러닝 파이프라인으로 발전했다. ## 단일 노드 ML의 확장 한계 - 모델이 단순 분류기에서 대규모 모델로 발전하고 데이터셋도 커지면서 단일 머신에 담기 어려운 작업이 늘어났다. - 일부 학습 작업은 여러 GPU를 필요로 했고, 기존 인프라보다 빠른 연산 능력과 분산 학습이 요구됐다. - Discord는 오픈소스 분산 컴퓨팅 프레임워크인 **Ray**를 기반으로 선택했지만, 프레임워크만 도입해서는 충분하지 않다고 판단했다. - 실제 목표는 분산 ML을 소수의 인프라 전문가가 아니라 일반 ML 엔지니어도 쉽게 사용할 수 있게 만드는 것이었다. ## 수작업 Ray 클러스터의 문제 - 초기에는 엔지니어들이 오픈소스 문서를 참고해 각자 Ray 클러스터를 직접 구성했다. - 팀마다 클러스터 설정과 리소스 관리 방식이 달라 표준화가 어려웠다. - 작업 스케줄링, 모니터링, 클러스터 운영을 위한 공통 기능도 부족했다. - 결국 각 팀이 동일한 인프라 문제를 반복해서 해결하고 있었고, Discord 내부에 Ray 플랫폼이 필요해졌다. ## YAML 대신 단일 CLI 명령 - Discord는 GPU 종류, 워커 수, 메모리 등 필요한 리소스를 인자로 받는 **매개변수화된 단일 템플릿**을 만들었다. - CLI가 실행 시점에 전체 Kubernetes 클러스터 사양과 보안 설정을 생성하도록 했다. - 엔지니어는 복잡한 YAML 파일을 직접 작성하지 않고 자신의 요구에 맞는 멀티 GPU 클러스터를 한 번의 명령으로 생성할 수 있다. - CLI는 클러스터 생성부터 작업 실행, 삭제까지 전체 생명주기를 관리한다. - 이를 통해 다음 효과를 얻었다. - 팀 간 클러스터 설정의 일관성 확보 - 하드웨어 역량에 맞는 리소스 요청 - YAML 디버깅 부담 감소 - 엔지니어별 맞춤형 클러스터 제공 ## Dagster·KubeRay·Ray 기반 오케스트레이션 Discord는 일회성 실험을 정기적이고 재현 가능한 작업으로 전환하기 위해 세 가지 도구를 결합했다. - **Dagster** - 워크플로, 설정, 의존성을 정의한다. - 모델명, 데이터셋 기간, GPU 풀 등의 구조화된 설정을 사용한다. - 스키마 검증과 기본값을 제공해 필수 파라미터 누락으로 인한 실패를 줄인다. - UI 또는 예약 실행을 통해 학습 파이프라인을 시작할 수 있다. - **KubeRay** - Kubernetes에서 Ray 클러스터를 동적으로 생성한다. - 적절한 네임스페이스, 서비스 계정, GPU 노드 풀을 연결한다. - CLI와 동일한 내부 설정 로직을 사용한다. - **Ray** - 생성된 클러스터에서 학습, 평가, 배치 추론 작업을 여러 GPU에 분산 실행한다. 작업 흐름은 다음과 같다. 1. 엔지니어가 Dagster에서 파이프라인을 실행하거나 예약한다. 2. Dagster가 Ray Job Operator에 작업 사양을 전달한다. 3. KubeRay가 적절한 Kubernetes 환경에 Ray 클러스터를 생성한다. 4. Ray가 여러 GPU에 학습 작업을 분배한다. 5. 로그와 메트릭이 Dagster 및 모니터링 시스템으로 전달된다. 이 구조는 버전 관리된 설정을 통한 **예측 가능성**, 파이프라인과 인프라 리소스를 함께 정의하는 **재현성**, SSH 없이 로그와 클러스터 상태를 확인하는 **가시성**을 제공한다. 대표적으로 GPU 사용량이 큰 광고 관련성 모델은 엔지니어가 클러스터 설정을 직접 수정하지 않아도 매일 학습할 수 있게 됐다. ## X-Ray를 통한 통합 관측성 - Ray 사용량이 늘면서 여러 클러스터의 상태를 한곳에서 확인할 필요가 생겼다. - Discord는 **X-Ray**라는 중앙 웹 UI를 구축했다. - X-Ray에서 다음 정보를 실시간으로 확인할 수 있다. - 실행 중인 Ray 클러스터 - 클러스터 소유자 - 머신 및 GPU 종류 - 클러스터 상태 - 관련 대시보드 - 엔지니어는 X-Ray에서 실험용 인터랙티브 노트북도 시작할 수 있어 운영과 실험 환경을 한 인터페이스에서 관리할 수 있다. ## Ads Ranking의 프로덕션 성과 - Ads Ranking은 사용자가 어떤 Quest 광고에 관심을 가질지 결정하는 모델이다. - 도입 전에는 주로 XGBoost를 사용했으며, 기존 인프라에는 다음 기능이 없었다. - 데이터 및 모델 샤딩 - 멀티 GPU 학습 - 필요한 주기의 대규모 재학습 - Ray 도입 후 Ads Ranking은 샤딩된 신경망을 멀티 GPU 클러스터에서 학습하게 됐다. - 성과는 다음과 같다. - Quest 참여 사용자 수 2배 증가 - 광고 트래픽 적용 범위가 약 40%에서 거의 100%로 확대 - 매일 재학습하고 새 버전을 지속적으로 배포하는 프로덕션 딥러닝 파이프라인 구축 - 비즈니스 지표 약 200% 개선 ## 실용적인 시사점 분산 ML 도입에서는 Ray 같은 실행 엔진만 선택하는 것보다, 표준화된 CLI, 선언적 오케스트레이션, 자동화된 클러스터 프로비저닝, 통합 관측성을 함께 제공하는 것이 중요하다. 특히 엔지니어가 인프라 세부사항 대신 모델과 데이터 문제에 집중하도록 만드는 개발자 경험이 분산 시스템의 실제 채택과 운영 성과를 좌우한다.

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