TimesFM モデルを使用して複数の時系列の異常を検出する

このチュートリアルでは、BigQuery ML の組み込みの TimesFM モデルで AI.DETECT_ANOMALIES 関数 を使用して、時系列データの異常を検出する方法について説明します。

このチュートリアルでは、一般公開 bigquery-public-data.san_francisco_bikeshare.bikeshare_trips テーブルのデータを使用します。

目標

このチュートリアルでは、組み込みの TimesFM モデルで AI.DETECT_ANOMALIES 関数を使用して、シェアサイクルの利用状況の異常を検出する方法について説明します。最初のセクションでは、単一の時系列の異常を検出して結果を可視化する方法について説明します。2 番目のセクションでは、複数の時系列の異常を検出する方法について説明します。

費用

このチュートリアルでは、課金対象となる以下の Google Cloudのコンポーネントを使用しています。

• BigQuery
• BigQuery ML

BigQuery の費用の詳細については、BigQuery の料金ページをご覧ください。

BigQuery ML の費用の詳細については、BigQuery ML の料金をご覧ください。

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• Create a project: To create a project, you need the Project Creator role (roles/resourcemanager.projectCreator), which contains the resourcemanager.projects.create permission. Learn how to grant roles.

Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

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1. 新しいプロジェクトでは、BigQuery が自動的に有効になります。 既存のプロジェクトで BigQuery を有効にするには、

   BigQuery API を有効にします。

   API を有効にするために必要なロール

   API を有効にするには、serviceusage.services.enable 権限を含む Service Usage 管理者 IAM ロール（roles/serviceusage.serviceUsageAdmin）が必要です。詳しくは、ロールを付与する方法をご覧ください。

   API の有効化

1 台のシェアサイクルの利用状況の時系列データの異常を検出する

AI.DETECT_ANOMALIES 関数を使用して、時系列データの異常を検出します。

次のクエリは、前月の過去のデータに基づいて、2017 年 8 月の 1 時間あたりのシェアサイクルの利用回数の異常を検出します。anomaly_prob_threshold 引数は、異常を識別するためのしきい値を示します。

次の手順で TimesFM モデルを使用して異常を検出します。

1. コンソールで、[BigQuery] ページに移動します。 Google Cloud

   BigQuery に移動

2. クエリエディタに次のクエリを貼り付け、[実行] をクリックします。クエリが完了するまでに 1 ～ 2 分かかります。

   WITH
     bike_share_trips AS (
       SELECT
         TIMESTAMP_TRUNC(start_date, HOUR) AS trip_hour, COUNT(*) AS num_trips
       FROM `bigquery-public-data.san_francisco_bikeshare.bikeshare_trips`
       GROUP BY TIMESTAMP_TRUNC(start_date, HOUR)
     )
   SELECT *
   FROM
     AI.DETECT_ANOMALIES(
       (
         SELECT *
         FROM bike_share_trips
         WHERE trip_hour >= TIMESTAMP('2017-07-01') AND trip_hour < TIMESTAMP('2017-08-01')
       ),
       (
         SELECT *
         FROM bike_share_trips
         WHERE trip_hour >= TIMESTAMP('2017-08-01') AND trip_hour < TIMESTAMP('2017-09-01')
       ),
       anomaly_prob_threshold => 0.95,
       timestamp_col => 'trip_hour',
       data_col => 'num_trips');

   結果は次のようになります。

   +-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | time_series_timestamp   | time_series_data | is_anomaly | lower_bound        | upper_bound         | anomaly_probability | ai_detect_anomalies_status|
   +-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | 2017-08-01 00:00:00 UTC | 13.0             | false      | -1.97939332204...  | 27.604928623830...  | 0.38048622012138... |                           |
   +-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | 2017-08-01 01:00:00 UTC | 6.0              | false      | -9.42939322810...  | 20.154928628380...  | 0.38048622012138... |                           |
   +-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | ...                     | ...              | ...        | ...                | ...                 | ...                 | ...                       |
   +-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   

3. クエリの実行が完了したら、[可視化] タブをクリックします。作成されたグラフは次のようになります。

   

   time_series_data の値が lower_bound と upper_bound の範囲外にある異常を特定できます。

複数のシェアサイクルの利用状況の時系列データの異常を検出する

次のクエリは、前月の履歴データに基づいて、2017 年 8 月のサブスクライバーのタイプ別、時間別のシェアサイクルの利用回数の異常を検出します。

次の手順で TimesFM モデルを使用して異常を検出します。

1. コンソールで、[BigQuery] ページに移動します。 Google Cloud

   [BigQuery] に移動

2. クエリエディタに次のクエリを貼り付け、[実行] をクリックします。

   WITH
     bike_share_trips AS (
       SELECT
         TIMESTAMP_TRUNC(start_date, HOUR) AS trip_hour, COUNT(*) AS num_trips, subscriber_type
       FROM `bigquery-public-data.san_francisco_bikeshare.bikeshare_trips`
       GROUP BY TIMESTAMP_TRUNC(start_date, HOUR), subscriber_type
     )
   SELECT *
   FROM
     AI.DETECT_ANOMALIES(
       (
         SELECT *
         FROM bike_share_trips
         WHERE trip_hour >= TIMESTAMP('2017-07-01') AND trip_hour < TIMESTAMP('2017-08-01')
       ),
       (
         SELECT *
         FROM bike_share_trips
         WHERE trip_hour >= TIMESTAMP('2017-08-01') AND trip_hour < TIMESTAMP('2017-09-01')
       ),
       anomaly_prob_threshold => 0.95,
       timestamp_col => 'trip_hour',
       data_col => 'num_trips',
       id_cols => ['subscriber_type']);

   結果は次のようになります。

   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | subscriber_type | time_series_timestamp   | time_series_data | is_anomaly | lower_bound        | upper_bound         | anomaly_probability | ai_detect_anomalies_status|
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | Customer        | 2017-08-01 00:00:00 UTC | 13.0             | false      | -1.97939332204...  | 27.604928623830...  | 0.38048622012138... |                           |
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | Customer        | 2017-08-01 01:00:00 UTC | 3.0              | false      | -5.12345678901...  | 10.123456789012...  | 0.12345678901234... |                           |
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | ...             | ...                     | ...              | ...        | ...                | ...                 | ...                 | ...                       |
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | Subscriber      | 2017-08-01 00:00:00 UTC | 13.0             | false      | -1.97939332204...  | 27.604928623830...  | 0.38048622012138... |                           |
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | Subscriber      | 2017-08-01 01:00:00 UTC | 3.0              | false      | -5.12345678901...  | 10.123456789012...  | 0.12345678901234... |                           |
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   | ...             | ...                     | ...              | ...        | ...                | ...                 | ...                 | ...                       |
   +-----------------+-------------------------+------------------+------------+--------------------+---------------------+---------------------+---------------------------+
   

クリーンアップ

このチュートリアルで使用したリソースについて、Google Cloud アカウントに課金されないようにするには、リソースを含むプロジェクトを削除するか、プロジェクトを維持して個々のリソースを削除します。

プロジェクトを削除する

プロジェクトを削除するには、次の操作を行います。

注意 : プロジェクトを削除すると、次のような影響があります。

• プロジェクト内のすべてのものが削除されます。既存のプロジェクトを使用してこのドキュメントのタスクを行った場合、そのプロジェクトを削除すると、プロジェクト内で行った他の作業もすべて削除されます。
• カスタム プロジェクト ID が失われます。このプロジェクトを作成したときに、将来使用するカスタム プロジェクト ID を作成した可能性があります。そのプロジェクト ID を使用した URL（例: appspot.com）を保持するには、プロジェクト全体ではなく、プロジェクト内の選択したリソースだけを削除します。

複数のアーキテクチャ、チュートリアル、クイックスタートを実施する予定がある場合は、プロジェクトを再利用すると プロジェクトの割り当て上限を超えないようにすることができます。

1. コンソールで [**リソースの管理**] ページに移動します。 Google Cloud

   [リソースの管理] に移動

2. プロジェクト リストで、削除するプロジェクトを選択し、[削除] をクリックします。
3. ダイアログでプロジェクト ID を入力し、 [Shut down] をクリックしてプロジェクトを削除します。

次のステップ

• BigQuery ML の概要について、BigQuery の AI と ML の概要で確認する。