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Google Cloud Professional Machine Learning Engineer参考書

Vertex AI を中心に ML/生成 AI を構築・訓練・サービング・自動化・監視するプロフェッショナル資格(Professional Machine Learning Engineer)。

Google Cloud Professional Machine Learning Engineer(GCP-PMLE)について

Google Cloud Professional Machine Learning Engineer(GCP-PMLE)は、Google Cloud が提供するプロフェッショナル・エキスパートレベルの認定資格です。このページでは、試験範囲を全 6 章・12 節の参考書として体系的に解説し、本番形式の練習問題で理解度を確認できます。下の章一覧から順に読み進め、「問題集で演習する」で実力を試すのが効率的な学習の流れです。

試験で問われる分野(出題範囲の目安)

  • ローコード AI ソリューションの設計約 13%
  • チーム横断のデータとモデル管理約 14%
  • プロトタイプの ML モデルへのスケール約 18%
  • モデルのサービングとスケール約 20%
  • ML パイプラインの自動化とオーケストレーション約 22%
  • AI ソリューションの監視約 13%

配点は本番試験の目安です。各分野は下の章・節で詳しく解説しています。

公式の試験情報:https://cloud.google.com/learn/certification/machine-learning-engineer

1ローコード AI ソリューションの設計

  • 1.1BigQuery ML と AutoML

    ビジネス課題に応じた BigQuery ML のモデル選択(線形/二項分類・回帰・時系列・行列分解・ブーストツリー・オートエンコーダ)、BigQuery ML での特徴量エンジニアリングと予測生成、AutoML(データ準備・ラベリング・Tabular Workflows・表形式 AutoML のカスタム/予測モデル・構成/デバッグ。※従来の AutoML テキストは Vertex AI の Gemini ベースモデルへ移行が進み非推奨化(画像/動画/表形式の AutoML は継続))を理解します。

  • 1.2ML API・基盤モデル・RAG

    Model Garden の ML API を使ったアプリ構築、業種特化 API(Document AI API・Retail API など)の活用、Vertex AI Agent Builder による検索拡張生成(RAG)アプリの実装を理解します。

2チーム横断のデータとモデル管理

  • 2.1組織データの探索と前処理

    組織横断のデータ(Cloud Storage・BigQuery・Spanner・Cloud SQL・Apache Spark・Apache Hadoop)の探索、データ種別(表/テキスト/音声/画像/動画)の整理、Vertex AI でのデータセット管理、前処理(Dataflow・TensorFlow Extended [TFX]・BigQuery)、Vertex AI Feature Store での特徴量の作成/統合、データ利用のプライバシー(PII/PHI)、Vertex AI への推論用データ取り込みを理解します。

  • 2.2ノートブックと実験管理

    Google Cloud の Jupyter バックエンド選択(Vertex AI Workbench・Colab Enterprise・Dataproc 上のノートブック)、Vertex AI Workbench のセキュリティのベストプラクティス、Spark カーネル、コードリポジトリ統合、各種フレームワーク(TensorFlow/PyTorch/sklearn/Spark/JAX)での開発、Model Garden の基盤/オープンソースモデル活用、ML 実験の追跡(Vertex AI Experiments・Kubeflow Pipelines・Vertex AI TensorBoard)、生成 AI ソリューションの評価を理解します。

3プロトタイプの ML モデルへのスケール

  • 3.1モデルの構築と訓練

    ML フレームワークとモデルアーキテクチャの選択、解釈可能性要件に応じたモデリング手法、訓練データの整理(表/テキスト/音声/画像/動画)、各種ファイル取り込み(CSV/JSON/画像/Hadoop/DB)、各種 SDK での訓練(Vertex AI カスタム訓練・GKE 上の Kubeflow・AutoML・Tabular Workflows)、信頼性ある分散訓練、ハイパーパラメータ調整、訓練失敗のトラブルシュート、基盤モデルのファインチューニングを理解します。

  • 3.2訓練ハードウェアの選択

    コンピュートとアクセラレータの選択(CPU・GPU・TPU・エッジデバイス)、TPU と GPU による分散訓練(Vertex AI の Reduction Server・Horovod)を理解します。

4モデルのサービングとスケール

  • 4.1モデルのサービング

    バッチ推論とオンライン推論(Vertex AI・Dataflow・BigQuery ML・Dataproc)、各種フレームワーク(PyTorch・XGBoost など)でのサービング、モデルレジストリの整理、モデルバージョンの A/B テストを理解します。

  • 4.2オンラインサービングのスケール

    Vertex AI Feature Store、Vertex AI の公開/限定公開エンドポイント、適切なハードウェア(CPU/GPU/TPU/エッジ)の選択、スループットに応じたサービングバックエンドのスケール(Vertex AI Prediction・コンテナ化サービング)、本番での訓練/サービング向けのモデルチューニング(単純化・性能/レイテンシ/メモリ/スループット最適化)を理解します。

5ML パイプラインの自動化とオーケストレーション

  • 5.1エンドツーエンド ML パイプライン

    データとモデルの検証、訓練とサービングで一貫した前処理、サードパーティパイプライン(MLFlow)のホスティング、コンポーネント/パラメータ/トリガー/コンピュート(Cloud Build・Cloud Run)の特定、オーケストレーションフレームワーク(Kubeflow Pipelines・Vertex AI Pipelines・Cloud Composer)、ハイブリッド/マルチクラウド戦略、TFX コンポーネントや Kubeflow DSL によるシステム設計を理解します。

  • 5.2再訓練とメタデータ追跡

    適切な再訓練ポリシーの決定、CI/CD によるモデルデプロイ(Cloud Build・Jenkins)、モデルの成果物とバージョンの追跡/比較(Vertex AI Experiments・Vertex ML Metadata)、モデル/データセットのバージョニング連携、モデルとデータの系統(リネージ)を理解します。

6AI ソリューションの監視

  • 6.1AI のリスクと Responsible AI

    データ/モデルの意図しない悪用(ハッキング)からの保護による安全な AI システム構築、Google の Responsible AI プラクティス(バイアスの監視)への準拠、AI ソリューションの準備状況(公平性・バイアス)の評価、Vertex AI でのモデル説明可能性(Explainable AI)を理解します。

  • 6.2監視とトラブルシュート

    継続的評価メトリクスの確立(Vertex AI Model Monitoring・Explainable AI)、訓練/サービングスキューの監視、特徴量アトリビューションのドリフト監視、ベースライン/より単純なモデル/時間軸に対するモデル性能の監視、よくある訓練/サービングエラーの監視を理解します。