Dabl: Aprendizaje Automático Automático con la Participación Humana

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En muchas aplicaciones del mundo real, la calidad y curación de los datos y el conocimiento del dominio juegan un papel mucho más importante en la construcción de modelos exitosos que la creación de técnicas de procesamiento complejas y la optimización de hiperparámetros. Por lo tanto, una caja de herramientas de aprendizaje automático debe permitir a los usuarios comprender tanto los datos como el modelo, y no cargar al profesional con la selección de pasos de preprocesamiento y hiperparámetros. La biblioteca dabl es un primer paso en esta dirección. Proporciona rutinas de visualización automáticas y capacidades de inspección de modelos al tiempo que automatiza la selección de modelos.


dabl contiene tipos de gráficos que no están disponibles en las bibliotecas estándar de Python hasta ahora, así como algoritmos novedosos para seleccionar visualizaciones interesantes. Se utilizan heurísticas para seleccionar el preprocesamiento adecuado para el aprendizaje automático, mientras que se utilizan algoritmos de selección de cartera de vanguardia para una búsqueda eficiente de modelos e hiperparámetros.


dabl también proporciona un fácil acceso a herramientas de evaluación e inspección de modelos proporcionadas por scikit-learn.

FAQ

El flujo de trabajo estándar de aprendizaje automático incluye la declaración del problema, recolección de datos, limpieza de datos, visualización, construcción de un modelo inicial de aprendizaje automático, evaluación del modelo fuera de línea y evaluación en línea dentro de la aplicación.

La iteración es importante porque después de cada paso del proceso, es posible que se necesite volver a pasos anteriores para realizar ajustes basados en los nuevos hallazgos, lo que ayuda a mejorar continuamente el modelo y adaptarlo más efectivamente a las necesidades específicas.

Andreas Muller menciona herramientas como Scikit Learn, pandas para manipulación de datos, y matplotlib y seaborn para la visualización.

Dabble.clean es una función que ayuda en la limpieza de datos, detecta tipos de características, valores faltantes, valores raros y categoriza variables como ordinales o categóricas, facilitando una preparación inicial de los datos.

Dabble.plot está diseñada para la visualización orientada al aprendizaje automático supervisado, analiza características y muestra gráficos de mosaico y gráficos de pares que informan sobre la relación entre características y el objetivo del análisis.

Dabble implementa un enfoque de aprendizaje automático automático que utiliza un portafolio de modelos preseleccionados, como gradient boosting, modelos lineales, bosques aleatorios y máquinas de vectores de soporte, y selecciona el mejor modelo mediante un método de reducción sucesiva.

Las funciones futuras para Dabble incluyen el soporte para diferentes tipos de características como series de tiempo y datos de texto, así como mejoras en su portafolio de clasificadores para hacerlo sensible al tiempo y potencialmente incluir construcción de modelos explicables.

Las soluciones automáticas a menudo son lentas, especialmente en conjuntos de datos pequeños, y tienden a producir modelos de caja negra que pueden limitar la comprensión profunda del problema y las características importantes del modelo.

Andreas Müller
Andreas Müller
35 min
02 Jul, 2021

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Video Summary and Transcription

Esta charla presenta Dabble, una biblioteca que permite a los científicos de datos iterar rápidamente e incorporar la entrada humana en el proceso de aprendizaje automático. Dabble proporciona herramientas para cada paso del flujo de trabajo de aprendizaje automático, incluyendo la declaración del problema, limpieza de datos, visualización, construcción de modelos e interpretación de modelos. Utiliza gráficos de mosaico y gráficos de pares para analizar características categóricas y continuas. Dabble también implementa un enfoque de aprendizaje automático automático basado en cartera utilizando el método de eliminación sucesiva para encontrar el mejor modelo. Los objetivos futuros de Dabble incluyen el soporte de más tipos de características, mejorar la cartera y construir modelos explicables.

1. Introducción al Aprendizaje Automático Automático

Short description:

Hola y bienvenidos a mi charla sobre Aprendizaje Automático Automático con la intervención humana con DABL. Mi nombre es Andreas Muller y soy co-desarrollador de Scikit-learn y Ingeniero de Software Principal en Microsoft. El flujo de trabajo estándar de aprendizaje automático involucra la declaración del problema, la recolección de datos, la limpieza de datos, la visualización, la construcción de un modelo de aprendizaje automático inicial, la evaluación del modelo fuera de línea y en línea. En las aplicaciones, la recolección de datos y el análisis exploratorio de datos a menudo son más importantes que la construcción del modelo.

Hola y bienvenidos a mi charla sobre Aprendizaje Automático Automático con la intervención humana con DABL. Mi nombre es Andreas Muller y soy co-desarrollador de Scikit-learn y Ingeniero de Software Principal en Microsoft.

Entonces, permítanme comenzar esto con lo que considero como el flujo de trabajo estándar de aprendizaje automático. Comenzamos con una declaración del problema y luego, por lo general, la recolección de datos, la limpieza de datos, la visualización, la construcción de un modelo de aprendizaje automático inicial, la evaluación del modelo fuera de línea y luego la evaluación en línea dentro de su aplicación. Creo que estos son los pasos fundamentales de cualquier proceso de aprendizaje automático, y generalmente no es un proceso lineal. Lo dibujé aquí como un círculo, pero en realidad es más un grafo completamente conectado. Después de cada paso, es posible que deba volver a pasos anteriores. Entonces, después de la limpieza de datos, es posible que vea que necesita cambiar la recolección de datos. Después de la construcción del modelo, es posible que vea que necesita cambiar algo en la limpieza de datos, y así sucesivamente. Creo que todos estos pasos son realmente críticos. Entonces, en una comunidad de aprendizaje automático, realmente se enfoca mucho en la construcción del modelo, mientras que en las aplicaciones, esto puede no ser realmente la parte más importante, y cosas como la recolección de datos y el análisis exploratorio de datos pueden ser más importantes.

2. Introducción a Dabble

Short description:

Hoy en día, comenzar un flujo de trabajo de aprendizaje automático en Python a menudo implica el uso de Scikit Learn y pandas, o matplotlib y seaborn para la visualización. Sin embargo, estas herramientas requieren mucho trabajo y codificación explícita. Las herramientas automáticas de aprendizaje automático como AutoSK Learn y AutoGlue1 pueden ayudar con la construcción del modelo, pero a menudo llevan mucho tiempo y dan como resultado modelos de caja negra. Para abordar estas limitaciones, presento Dabble, una biblioteca que permite a los científicos de datos iterar rápidamente e incorporar la intervención humana en el proceso de aprendizaje automático.

Entonces, en estos días, si comienzas tu flujo de trabajo de aprendizaje automático en Python, es posible que uses algo como Scikit Learn y pandas, o matplotlib y seaborn para la visualización. Aquí estoy usando pandas y seaborn para hacer alguna visualización inicial en el conjunto de datos estándar de adultos, que es un conjunto de datos de clasificación utilizando el censo de adultos. Obtengo algunas visualizaciones que me muestran cómo se relaciona la edad con los ingresos, pero en realidad requiere que haga bastante trabajo y conozca bastante seaborn para hacerlo de esta manera. Si quiero hacerlo con matplotlib, sería mucho más código. De manera similar, si quiero construir un modelo de aprendizaje automático simple con Scikit Learn, aquí estoy construyendo un modelo de regresión logística, pero si quiero hacer esto, tengo que escribir mucho código para escalar los datos, para imputar valores faltantes, para hacer codificación one-hot para variables categóricas, y así sucesivamente, y luego ajustar el parámetro de regularización del modelo de regresión logística. Para mí, esto es realmente el `hola mundo` del aprendizaje automático, simplemente construir un modelo de regresión logística, pero Scikit Learn requiere que seas muy, muy explícito, lo cual tiene muchos beneficios, pero si estás comenzando con tu proyecto, es importante que puedas iterar muy rápidamente. Y una forma de hacer esto es con algunas de las herramientas automáticas de aprendizaje automático que existen en la actualidad, como AutoSK Learn, o más recientemente, AutoGlue1. Y luego hay varias otras soluciones comerciales, como H2O y DataRobot, y así sucesivamente. Entonces, nuevamente, diría que estas soluciones automáticas de aprendizaje automático se centran mucho en la construcción del modelo. Y eso tiene dos desventajas, en mi opinión, especialmente para el análisis y la exploración inicial, que son, en primer lugar, que suelen llevar mucho tiempo. Aquí estoy tomando un ejemplo del sitio web de AutoSK Learn en este conjunto de datos de juguete muy pequeño. Y puedes ver que esta configuración predeterminada se ejecuta durante una hora, te da una precisión muy alta, pero se ejecuta durante mucho tiempo, incluso en un conjunto de datos pequeño. Creo que si tienes que esperar tanto tiempo para obtener un resultado inicial, eso realmente interrumpe tu flujo de trabajo. Y realmente me encantan las cosas que están haciendo en AutoSK Learn y otras bibliotecas de auto ML. Pero el objetivo aquí es construir un modelo realmente bueno, dado el conjunto de datos que tienes. Sin embargo, en muchas aplicaciones, el conjunto de datos no es tan fijo y la iteración es mucho más importante que ajustar los hiperparámetros o seleccionar el modelo. La otra desventaja es que terminas con un modelo de caja negra. Y en muchas aplicaciones, eso realmente te impide comprender más sobre tu problema. Te impide comprender cuáles son las características importantes o cómo debería haber realizado el preprocesamiento de manera diferente o qué datos debería haber recopilado. Como alternativa a esto, presento Dabble, la biblioteca de análisis de datos de referencia, que está diseñada para ayudar a los científicos de datos a iterar rápidamente y realizar ciencia de datos de aprendizaje automático con la intervención humana.

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What led you to software engineering?My background is in digital marketing, so I started my career as a project manager in advertising agencies. After a couple of years of doing that, I realized that I wasn't learning and growing as much as I wanted to. I was interested in learning more about building websites, so I quit my job and signed up for an intensive coding boot camp called General Assembly. I absolutely loved it and started my career in tech from there.
 What is the most impactful thing you ever did to boost your career?I think it might be public speaking. Going on stage to share knowledge about things I learned while building my side projects gave me the opportunity to meet a lot of people in the industry, learn a ton from watching other people's talks and, for lack of better words, build a personal brand.
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 You wrote a book called Practical Machine Learning in JavaScript. What got you so excited about the connection between JavaScript and ML?The release of TensorFlow.js opened up the world of ML to frontend devs, and this is what really got me excited. I had machine learning on my list of things I wanted to learn for a few years, but I didn't start looking into it before because I knew I'd have to learn another language as well, like Python, for example. As soon as I realized it was now available in JS, that removed a big barrier and made it a lot more approachable. Considering that you can use JavaScript to build lots of different applications, including augmented reality, virtual reality, and IoT, and combine them with machine learning as well as some fun web APIs felt super exciting to me.


Where do you see the fields going together in the future, near or far? I'd love to see more AI-powered web applications in the future, especially as machine learning models get smaller and more performant. However, it seems like the adoption of ML in JS is still rather low. Considering the amount of content we post online, there could be great opportunities to build tools that assist you in writing blog posts or that can automatically edit podcasts and videos. There are lots of tasks we do that feel cumbersome that could be made a bit easier with the help of machine learning.
 You are a frequent conference speaker. You have your own blog and even a newsletter. What made you start with content creation?I realized that I love learning new things because I love teaching. I think that if I kept what I know to myself, it would be pretty boring. If I'm excited about something, I want to share the knowledge I gained, and I'd like other people to feel the same excitement I feel. That's definitely what motivated me to start creating content.
 How has content affected your career?I don't track any metrics on my blog or likes and follows on Twitter, so I don't know what created different opportunities. Creating content to share something you built improves the chances of people stumbling upon it and learning more about you and what you like to do, but this is not something that's guaranteed. I think over time, I accumulated enough projects, blog posts, and conference talks that some conferences now invite me, so I don't always apply anymore. I sometimes get invited on podcasts and asked if I want to create video content and things like that. Having a backlog of content helps people better understand who you are and quickly decide if you're the right person for an opportunity.What pieces of your work are you most proud of?It is probably that I've managed to develop a mindset where I set myself hard challenges on my side project, and I'm not scared to fail and push the boundaries of what I think is possible. I don't prefer a particular project, it's more around the creative thinking I've developed over the years that I believe has become a big strength of mine.***Follow Charlie on Twitter
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