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Fazer previsão de série temporal

A função ai.forecast no AlloyDB para PostgreSQL permite executar previsões de séries temporais de previsão diretamente nos dados do banco de dados usando SQL. É possível registrar e chamar modelos de previsão, como o TimesFM ou qualquer modelo registrado com o tipo de modelo ts_forecasting para prever tendências futuras com base em dados históricos. Para mais informações sobre a arquitetura do TimesFM, consulte o blog de pesquisa do TimesFM.

Antes de começar

Antes de realizar a previsão de séries temporais, é necessário ativar o recurso de previsão no AlloyDB e registrar um modelo.

Registrar um modelo de previsão

É possível usar vários modelos de previsão com o AlloyDB.

Esta seção fornece instruções para registrar o modelo TimesFM. Para instruções sobre como registrar outros modelos, consulte Registrar um endpoint de modelo com o gerenciamento de endpoints de modelo.

Usar o modelo TimesFM

Os modelos TimesFM estão disponíveis em duas versões:

TimesFM 1.0: a versão inicial do modelo TimesFM.
TimesFM 2.0: essa versão contém um checkpoint de parâmetro de 500 milhões com o código de inferência. Ela oferece melhor desempenho do modelo em comparação com o modelo 1.0.
TimesFM 2.5: essa versão contém um checkpoint de parâmetro de 200 milhões com o código de inferência. Ela oferece melhor desempenho do modelo em comparação com o modelo 2.0.

Todos os modelos estão disponíveis no Model Garden para implantação rápida.

Para usar os modelos TimesFM, primeiro implante o modelo TimesFM em um endpoint da Gemini Enterprise Agent Platform e registre-o no AlloyDB.

Implantar o modelo TimesFM em um endpoint da Agent Platform

É possível implantar o modelo usando uma implantação com um clique no Google Cloud console ou manualmente usando um notebook do Colaboratory.

Implantação com um clique

Para implantar o modelo TimesFM usando uma implantação com um clique, siga estas etapas:

No Google Cloud console, acesse a página Model Garden:
Acessar o Model Garden
No campo Pesquisar, insira TimesFM.
Nos resultados da pesquisa, clique em TimesFM.
Na página TimesFM, conclua as seguintes etapas:
Clique em Implantar modelo.
Selecione Agent Platform.
No painel Implantar na Agent Platform, configure e implante o modelo:
1. Para usar a versão mais recente do modelo TimesFM, na lista suspensa ID do recurso, selecione google/timesfm-2.0.
2. Para facilitar a identificação da implantação mais tarde, insira o seguinte:
  1. Em Nome do modelo, um MODEL_NAME exclusivo.
  2. Em Nome do endpoint, um ENDPOINT_NAME exclusivo.
3. Para expandir as opções de configuração, em Configurações de implantação, clique em Avançado.
  1. Para garantir a menor latência possível, na lista suspensa Região, selecione a mesma região em que a instância do AlloyDB está localizada.
  2. Para melhor desempenho, na lista suspensa Especificação da máquina, selecione uma especificação de máquina adequada. Um GPU ou TPU pode oferecer menor latência.
4. Na lista suspensa Acesso ao endpoint de Políticas de disponibilidade, selecione Público (endpoint compartilhado).
  
  Isso cria um endpoint no domínio aiplatform que funciona com o AlloyDB.
5. Para implantar o modelo em um endpoint gerenciado, clique em Implantar. A implantação pode levar de 10 a 15 minutos.
Depois que o modelo TimesFM for implantado, um link semelhante a google_timesfm-VERSION-one-click-deploy será exibido em Endpoints.
Para acessar o URL da solicitação do modelo, em Endpoints, clique no link de implantação.
Na página de detalhes do endpoint, clique em Solicitação de amostra.
No painel Solicitação de amostra, encontre e anote o URL da solicitação do modelo. Use essas informações em Registrar o modelo TimesFM no AlloyDB, por exemplo, https://us-central1-aiplatform.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/locations/REGION/endpoints/ENDPOINT_ID:predict.

Verifique se o URL da solicitação tem aiplatform.googleapis.com.

Implantação manual

Para implantar manualmente o modelo TimesFM usando um notebook do Colaboratory, siga estas etapas:

Navegue até a página Model Garden no Google Cloud console:
Acessar o Model Garden
No campo Pesquisar, insira TimesFM.
Nos resultados da pesquisa, clique em TimesFM para abrir o card do modelo.
Na página TimesFM, clique em CO Open Notebook.
Na janela Abrir notebook, clique no link Collab Enterprise do TimesFM 2.0.
Na página Collab Enterprise, conclua as seguintes etapas:
1. Para estabelecer uma conexão com o ambiente de execução, clique em Conectar.
2. Opcional: conclua as etapas a seguir, se necessário:
  - Na seção Pré-requisitos de Configurar o projeto do Google Cloud, defina o BUCKET_URI e a REGION. Por exemplo, defina o BUCKET_URI como gs://your-unique-bucket-name e a REGION como us-central1.
    
    Observação:o nome do bucket precisa ser exclusivo globalmente. Se você não definir uma região, ela será definida automaticamente com base no ambiente do Colab Enterprise.
  - Na lista suspensa accelerator_type de Implantar o TimesFM em um endpoint da Vertex AI, selecione um tipo de acelerador diferente, se necessário.
  - Na Etapa 3: definir o horizonte máximo de previsão, preencha os campos horizon e max_context. Por exemplo, defina horizon como 128 e max_context como 512.
3. Desmarque a caixa de seleção use_dedicated_endpoint.
4. Execute todas as células no notebook.
A saída do notebook fornece os detalhes do endpoint no seguinte formato: projects/PROJECT_ID/locations/REGION/endpoints/ENDPOINT_ID.
Para construir o model_request_url para a chamada de criação do modelo SQL, substitua os identificadores do projeto e do endpoint pelos detalhes do endpoint da etapa anterior, da seguinte maneira:
```
CALL google_ml.create_model(
 model_id => 'timesfm_v2',
 model_qualified_name => 'timesfm_v2',
 model_type => 'ts_forecasting',
 model_provider => 'google',
 model_request_url => 'https://REGION-aiplatform.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/locations/REGION/endpoints/ENDPOINT_ID:predict');
```
Você precisa desse model_request_url na chamada the google_ml.create_model ao registrar o modelo TimesFM no AlloyDB, conforme descrito na seção a seguir.

Para confirmar se a função ai.forecast funciona conforme o esperado, execute a seguinte consulta de amostra:

SELECT * FROM ai.forecast(
   source_query=> '
     SELECT my_timestamp, my_data_value FROM (
       VALUES
         (CAST(''2025-01-01'' AS TIMESTAMP), 10.0),
         (CAST(''2025-01-02'' AS TIMESTAMP), 12.0),
         (CAST(''2025-01-03'' AS TIMESTAMP), 11.0),
         (CAST(''2025-01-04'' AS TIMESTAMP), 13.0),
         (CAST(''2025-01-05'' AS TIMESTAMP), 15.0),
         (CAST(''2025-01-06'' AS TIMESTAMP), 14.0),
         (CAST(''2025-01-07'' AS TIMESTAMP), 16.0),
         (CAST(''2025-01-08'' AS TIMESTAMP), 18.0),
         (CAST(''2025-01-09'' AS TIMESTAMP), 17.0),
         (CAST(''2025-01-10'' AS TIMESTAMP), 20.0)
       ) AS t (my_timestamp, my_data_value)
     ' ,
   model_id => 'timesfm_v2',
   data_col => 'my_data_value',
   timestamp_col => 'my_timestamp',

   -- The rest of the parameters are the same
   horizon => 7,
   conf_level => 0.80
);

Registrar o modelo TimesFM no AlloyDB

Para registrar o modelo TimesFM no AlloyDB, siga estas etapas:

Verifique se a extensão google_ml_integration está instalada no banco de dados do AlloyDB que contém os dados em que você quer executar previsões.
Confirme se você tem a versão 1.4.5 ou mais recente da extensão google_ml_integration instalada.
```
SELECT extversion FROM pg_extension WHERE extname = 'google_ml_integration';
```
Confira a seguir um exemplo de saída:
```
extversion
------------
1.4.5
(1 row)
```
Chame google_ml.create_model usando o URL da solicitação do modelo que você anotou em Registrar um modelo de previsão.
```
CALL
google_ml.create_model(
  model_id => 'MODEL_ID',
  model_qualified_name => 'MODEL_QUALIFIED_NAME',
  model_type => 'ts_forecasting',
  model_provider => 'google',
  model_request_url => 'https://REGION-aiplatform.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/locations/REGION/endpoints/ENDPOINT_ID:predict' -- Example endpoint from Model Garden
  );
```
Substitua:
- MODEL_ID: um identificador exclusivo para o modelo registrado que você quer usar para previsão, por exemplo, vertex_timesfm.
- MODEL_QUALIFIED_NAME: um nome definido pelo usuário para o modelo, por exemplo, timesfm_v2.
- REGION: a região em que a instância está localizada, por exemplo, us-central1.
- PROJECT_ID: o nome do projeto em que o modelo está implantado, por exemplo, forecast_project.
- ENDPOINT_ID: o nome da implantação do modelo, por exemplo, my-timesfm-endpoint.
  
  O model_request_url é fornecido pela Agent Platform depois que você implanta o modelo. Copie o URL inteiro do painel Solicitação de amostra no console da Agent Platform. Ele já contém as informações corretas do projeto e do endpoint.
Observação: se a instância do AlloyDB estiver em um Google Cloud projetodiferente do endpoint do modelo da Agent Platform, verifique se a conta de serviço do AlloyDB recebeu o papel de usuário da Vertex AI, que é roles/aiplatform.user, no projeto em que o modelo da Agent Platform está hospedado.

Gerar previsões

Depois de registrar o modelo TimesFM e ativar a flag necessária, é possível gerar previsões transmitindo uma tabela de origem ou uma consulta com os dados de série temporal.

A função ai.forecast está documentada separadamente. Para uma lista completa de parâmetros, incluindo descrições e exemplos, consulte a referência de gerenciamento de endpoints de modelo .

Gerar previsões de uma tabela de origem

O exemplo a seguir mostra como chamar a função ai.forecast usando uma tabela de origem para gerar previsões:

SELECT * FROM ai.forecast(
    model_id => 'MODEL_ID',
    source_table => 'time_series_data',
    data_col => 'data_points',
    timestamp_col => 'timestamp',
    horizon => 2,
    conf_level => 0.80
);

Gerar previsões de uma consulta

O exemplo a seguir mostra como gerar previsões chamando a função ai.forecast usando uma subconsulta como fonte de dados:

SELECT * FROM ai.forecast(
    model_id => 'MODEL_ID',
    source_query => 'SELECT * FROM time_series_data ORDER BY timestamp LIMIT 10',
    data_col => 'data_points',
    timestamp_col => 'timestamp',
    horizon => 2,
    conf_level => 0.80
);

Usar outros modelos de previsão

É possível usar a função ai.forecast com qualquer outro modelo de previsão de séries temporais registrado no AlloyDB. A chave é garantir que o modelo esteja registrado com o tipo ts_forecasting.

Para instruções detalhadas sobre como registrar diferentes tipos de modelos, consulte Registrar e chamar modelos de IA remotos usando o gerenciamento de endpoints de modelo. Depois que o modelo for registrado, será possível usá-lo com a função ai.forecast especificando o model_id.