Modele Či platforme AI
RezilienČÄ > Precizie: De ce “rezilienČa modelului” ar trebui sÄ fie metrica adevÄratÄ pentru operaČionalizarea modelelor
De Ingo Mierswa, Fondator, PreČedinte Či Čef Data Scientist la RapidMiner.
ČtiinČa datelor a fÄcut progrese mari ÃŪn ultimii ani Či multe organizaČii folosesc analize avansate sau modele de ÃŪnvÄČare automatÄ pentru a obČine insight-uri mai profunde despre procese Či, ÃŪn unele cazuri, chiar pentru a prezice rezultate probabile pentru viitor. Pentru alte âČtiinČeâ, nu este clar dacÄ un proiect va fi sau nu de succes, Či au existat rapoarte care aratÄ cÄ pÃĒnÄ la 87% din proiectele de ČtiinČÄ a datelor nu ajung niciodatÄ ÃŪn producČie. DeČi o ratÄ de succes de 100% nu poate fi aČteptatÄ, existÄ anumite tipare ÃŪn proiectele de ČtiinČÄ a datelor care duc la rate de succes mai mari decÃĒt ar trebui sÄ fie considerate acceptabile ÃŪn domeniu. Aceste tipare problematice par sÄ existe independent de orice industrie sau caz de utilizare, ceea ce sugereazÄ cÄ existÄ o problemÄ universalÄ ÃŪn ČtiinČa datelor care trebuie abordatÄ.
MÄsurarea succesului ÃŪnvÄČÄrii automate
Oamenii de ČtiinČÄ din domeniul datelor care creeazÄ modele de ÃŪnvÄČare automatÄ (ML) se bazeazÄ pe criterii matematice bine definite pentru a mÄsura cÃĒt de bine funcČioneazÄ aceste modele. Care dintre aceste criterii se aplicÄ ÃŪn principal depinde de tipul de model. SÄ presupunem cÄ un model ar trebui sÄ prezicÄ clase sau categorii pentru situaČii noi â de exemplu, dacÄ un client va renunČa sau nu. Ãn situaČii de acest fel, oamenii de ČtiinČÄ din domeniul datelor ar folosi mÄsurÄtori precum precizia (cÃĒt de des modelul este corect) sau precizia (cÃĒt de des clienČii sunt, de fapt, ÃŪn curs de a renunČa, atunci cÃĒnd se prezice renunČarea).
Oamenii de ČtiinČÄ din domeniul datelor au nevoie de criterii obiective precum acestea, deoarece o parte a jobului lor constÄ ÃŪn optimizarea acestor criterii de evaluare pentru a produce cel mai bun model. De fapt, alÄturi de pregÄtirea datelor pentru a fi gata pentru modelare, crearea Či ajustarea acestor modele este unde oamenii de ČtiinČÄ din domeniul datelor petrec cea mai mare parte a timpului lor.
Partea negativÄ a acestui lucru este cÄ oamenii de ČtiinČÄ din domeniul datelor nu se concentreazÄ, de fapt, foarte mult pe introducerea acestor modele ÃŪn producČie, ceea ce este o problemÄ din mai multe motive. Ãn primul rÃĒnd, modelele care nu produc rezultate de succes nu pot fi utilizate pentru a genera impact de afaceri pentru organizaČiile care le implementeazÄ. Ãn al doilea rÃĒnd, deoarece aceste organizaČii au cheltuit timp Či bani pentru a dezvolta, antrena Či operaČionaliza modele care nu au produs rezultate de succes atunci cÃĒnd au fost rulate ÃŪmpotriva âdatelor din lumea realÄâ, acestea sunt mai susceptibile sÄ considere ÃŪnvÄČarea automatÄ Či alte instrumente de ČtiinČÄ a datelor ca inutile pentru organizaČia lor Či sÄ refuze sÄ continue cu iniČiativele viitoare de ČtiinČÄ a datelor.
AdevÄrul este cÄ oamenii de ČtiinČÄ din domeniul datelor pur Či simplu se bucurÄ de ajustarea modelelor Či petrec o mare parte a timpului pe aceasta. Dar, fÄrÄ impact de afaceri, acest timp nu este cheltuit ÃŪnČelept, ceea ce este deosebit de dureros, avÃĒnd ÃŪn vedere cÃĒt de rarÄ este resursa oamenilor de ČtiinČÄ din domeniul datelor ÃŪn lumea de astÄzi.
Premiul Netflix Či eČecul de producČie
Am vÄzut acest fenomen de supra-investire ÃŪn construirea de modele Či nu ÃŪn operaČionalizarea lor, care s-a desfÄČurat ÃŪn ultimii ani. Premiul Netflix (NFLX ) a fost o competiČie deschisÄ pentru cel mai bun algoritm de filtrare colaborativÄ pentru a prezice ratingurile utilizatorilor pentru filme. DacÄ aČi fi dat un film nou un rating ridicat, este probabil cÄ aČi apreciat acest film â deci, folosind acest sistem de rating, Netflix vÄ va recomanda anumite titluri Či, dacÄ vÄ place conČinutul recomandat, este probabil cÄ veČi rÄmÃĒne mai mult timp client al Netflix. Premiul principal a fost suma de 1 milion de dolari, oferitÄ echipei care a reuČit sÄ ÃŪmbunÄtÄČeascÄ algoritmul Netflix cu cel puČin 10%.

CompetiČia a ÃŪnceput ÃŪn 2006 Či, pe parcursul urmÄtorilor trei ani, contribuČiile a peste 40.000 de echipe de oameni de ČtiinČÄ din domeniul datelor din ÃŪntreaga lume au condus la o ÃŪmbunÄtÄČire impresionantÄ de peste 10% pentru succesul de recomandare a titlurilor. Cu toate acestea, modelele echipei cÃĒČtigÄtoare niciodatÄ nu au fost operaČionalizate. Netflix a declarat cÄ âcreČterea preciziei nu pÄrea sÄ justifice efortul necesar pentru a introduce aceste modele ÃŪn producČie.â
De ce optimal nu este ÃŪntotdeauna optimal
Precizia modelului Či alte criterii de ČtiinČÄ a datelor au fost folosite mult timp ca metricÄ pentru mÄsurarea succesului unui model ÃŪnainte de a-l introduce ÃŪn producČie. AČa cum am vÄzut, multe modele nu ajung niciodatÄ ÃŪn aceastÄ etapÄ â ceea ce este o irosire de resurse, atÃĒt ÃŪn ceea ce priveČte energia, cÃĒt Či timpul petrecut.
Dar existÄ Či alte probleme cu aceastÄ culturÄ de supra-investire ÃŪn ajustarea modelelor. Prima este o suprapunere neintenČionatÄ cu datele de test, ceea ce va duce la modele care par bune pentru omul de ČtiinČÄ din domeniul datelor, dar care, de fapt, subperformeazÄ odatÄ ce sunt ÃŪn producČie â uneori, chiar provocÃĒnd daune. Acest lucru se ÃŪntÃĒmplÄ din douÄ motive:
- ExistÄ o discrepanČÄ bine cunoscutÄ ÃŪntre eroarea de testare Či cea pe care o veČi vedea ÃŪn producČie
- Impactul de afaceri Či criteriile de performanČÄ a ČtiinČei datelor sunt adesea corelate, dar modelele âoptimeâ nu livreazÄ ÃŪntotdeauna cel mai mare impact
Primul punct de mai sus este, de asemenea, numit âsuprapunere cu setul de testâ. Este un fenomen bine cunoscut, ÃŪn special printre participanČii la concursurile de ČtiinČÄ a datelor, cum ar fi cele de la Kaggle. Pentru aceste concursuri, puteČi vedea o versiune mai puternicÄ a acestui fenomen deja ÃŪntre leaderboard-urile publice Či private. De fapt, un participant ar putea cÃĒČtiga leaderboard-ul public ÃŪntr-un concurs Kaggle fÄrÄ a citi niciodatÄ datele. Similar, cÃĒČtigÄtorul leaderboard-ului privat Či al concursului ÃŪn general poate sÄ nu fi produs un model care sÄ poatÄ menČine performanČa sa pe orice alt set de date decÃĒt cel pe care a fost evaluat.
Precizia nu este egalÄ cu impactul de afaceri
Prea mult timp am acceptat aceastÄ practicÄ, care duce la adaptarea lentÄ a modelelor la seturile de date de test. Ca rezultat, ceea ce pare a fi cel mai bun model se dovedeČte a fi, ÃŪn cel mai bun caz, mediocru:
- MÄsurÄtori precum precizia predictivÄ nu sunt, de obicei, egale cu impactul de afaceri
- O ÃŪmbunÄtÄČire a preciziei cu 1% nu poate fi transformatÄ ÃŪntr-un rezultat de afaceri cu 1% mai bun
- ExistÄ cazuri ÃŪn care un model cu performanČÄ scÄzutÄ depÄČeČte alte modele, ÃŪn ceea ce priveČte impactul de afaceri
- AlČi factori, cum ar fi ÃŪntreČinerea, viteza de notare, sau robusteČea ÃŪmpotriva schimbÄrilor ÃŪn timp (numitÄ ârezilienČÄâ) trebuie, de asemenea, luaČi ÃŪn considerare.
Acest ultim punct este deosebit de important. Cele mai bune modele nu vor cÃĒČtiga doar concursuri sau nu vor arÄta bine ÃŪn laboratorul de ČtiinČÄ a datelor, ci vor funcČiona bine ÃŪn producČie Či vor performa bine pe o varietate de seturi de test. Aceste modele sunt ceea ce numim modele reziliente.
Deriva Či importanČa rezilienČei
Toate modelele se degradeazÄ ÃŪn timp. Singura ÃŪntrebare este cÃĒt de repede se ÃŪntÃĒmplÄ acest lucru Či cÃĒt de bine modelul ÃŪncÄ funcČioneazÄ ÃŪn circumstanČele schimbate. Motivul pentru aceastÄ degradare este faptul cÄ lumea nu este staticÄ. Prin urmare, datele la care se aplicÄ modelul se schimbÄ, de asemenea, ÃŪn timp. DacÄ aceste schimbÄri se ÃŪntÃĒmplÄ ÃŪncet, le numim âderiva conceptuluiâ. DacÄ schimbÄrile se ÃŪntÃĒmplÄ brusc, le numim âschimbarea conceptuluiâ. De exemplu, clienČii pot schimba comportamentul lor de consum ÃŪncet, ÃŪn timp, sub influenČa tendinČelor Či/sau a marketingului. Modelele de propensitate pot sÄ nu mai funcČioneze la un anumit moment. Aceste schimbÄri pot fi accelerate drastic ÃŪn anumite situaČii. COVID-19, de exemplu, a condus la vÃĒnzarea de articole precum hÃĒrtia igienicÄ Či dezinfectanČii â o creČtere bruscÄ Či neaČteptatÄ a unor produse anume, care poate arunca un astfel de model complet ÃŪn aer.
Un model rezilient poate sÄ nu fie cel mai bun model pe baza mÄsurÄtorilor precum precizia sau precizia, dar va funcČiona bine pe o gamÄ mai largÄ de seturi de date. Din acest motiv, va funcČiona, de asemenea, mai bine pe o perioadÄ mai lungÄ de timp Či va fi, prin urmare, mai capabil sÄ livreze un impact de afaceri durabil.
Modelele liniare Či alte tipuri de modele simple sunt adesea mai reziliente, deoarece este mai greu sÄ le suprapuneČi cu un set de test sau un moment ÃŪn timp. Modelele mai puternice pot Či ar trebui sÄ fie utilizate ca âprovocatoriâ pentru un model mai simplu, permiČÃĒnd oamenilor de ČtiinČÄ din domeniul datelor sÄ vadÄ dacÄ poate, de asemenea, sÄ funcČioneze bine ÃŪn timp. Dar acest lucru ar trebui sÄ fie utilizat la punctul final, nu la ÃŪnceputul cÄlÄtoriei de modelare.
DeČi o KPI formalÄ pentru mÄsurarea rezilienČei nu a fost ÃŪncÄ introdusÄ ÃŪn domeniul ČtiinČei datelor, existÄ mai multe moduri ÃŪn care oamenii de ČtiinČÄ din domeniul datelor pot evalua cÃĒt de reziliente sunt modelele lor:
- DeviaČiile standard mai mici ÃŪntr-un cross-validation ÃŪnseamnÄ cÄ performanČa modelului a depins mai puČin de specificul diferitelor seturi de test
- Chiar dacÄ oamenii de ČtiinČÄ din domeniul datelor nu efectueazÄ validÄri complete, aceČtia pot utiliza douÄ seturi de date diferite pentru test Či validare. O discrepanČÄ mai micÄ ÃŪntre ratele de eroare pentru seturile de test Či validare indicÄ o rezilienČÄ mai mare
- DacÄ modelul este monitorizat corespunzÄtor ÃŪn producČie, ratele de eroare pot fi vÄzute ÃŪn timp. ConsistenČa ratelor de eroare ÃŪn timp este un semn bun pentru rezilienČa modelului.
- DacÄ soluČia de monitorizare a modelului alesÄ ia ÃŪn considerare deriva, oamenii de ČtiinČÄ din domeniul datelor ar trebui, de asemenea, sÄ acorde atenČie modului ÃŪn care modelul este afectat de aceastÄ intrare de derivÄ.
Schimbarea culturii ČtiinČei datelor
DupÄ ce un model a fost implementat ÃŪn etapa de operaČionalizare, existÄ ÃŪncÄ ameninČÄri pentru precizia modelului. Ultimile douÄ puncte de mai sus, referitoare la rezilienČa modelului, necesitÄ, de asemenea, o monitorizare corespunzÄtoare a modelelor ÃŪn producČie. Ca punct de plecare pentru o schimbare de culturÄ ÃŪn ČtiinČa datelor, companiile sunt bine sfÄtuite sÄ investeascÄ ÃŪntr-o monitorizare corespunzÄtoare a modelelor Či sÄ ÃŪnceapÄ sÄ ČinÄ oamenii de ČtiinČÄ din domeniul datelor responsabili pentru lipsa de performanČÄ dupÄ implementarea modelelor. Acest lucru va schimba imediat cultura de la o culturÄ de construire a modelelor la o culturÄ de creare Či menČinere a valorii pentru domeniul ČtiinČei datelor.
Evenimentele recente din lume ne-au arÄtat cÄ lumea se schimbÄ rapid. Acum, mai mult ca oricÃĒnd, avem nevoie de modele reziliente â nu doar de modele precise â pentru a captura un impact de afaceri semnificativ ÃŪn timp. De exemplu, Kaggle organizeazÄ o provocare pentru a mobiliza oamenii de ČtiinČÄ din domeniul datelor din ÃŪntreaga lume sÄ ajute la construirea de soluČii de model pentru a fi utilizate ÃŪn lupta globalÄ ÃŪmpotriva COVID-19. Anticipez cÄ cele mai de succes modele produse ca urmare a acestei provocÄri vor fi cele mai reziliente, nu cele mai precise, aČa cum am vÄzut cum datele COVID-19 pot schimba ÃŪntr-o singurÄ zi.
ČtiinČa datelor ar trebui sÄ fie despre gÄsirea adevÄrului, nu despre producerea âcelui mai bunâ model. Prin a ne Čine de o standard mai ÃŪnalt de rezilienČÄ decÃĒt de precizie, oamenii de ČtiinČÄ din domeniul datelor vor putea livra un impact de afaceri mai mare pentru organizaČiile noastre Či vor ajuta la modelarea pozitivÄ a viitorului.












