Azure Machine Learning

Olá pessoa!

Ultimamente tenho estudado e lido bastante sobre Machine Learning e devo confessar, eu fiquei assustado sobre o quão fácil é criar uma solução dessas com o Azure Machine Learning.

Vamos fazer um exemplo?

Este post faz parte de uma série! Para visualizar a série inteira clique aqui

Existem duas formas diferentes para utilizar o Azure Machine Learning Studio, uma delas é gratuita e a outra paga. Existem algumas diferenças entre as duas versões, mas para fins de estudo à versão gratuita é excelente.

Você pode ficar por dentro das restrições desta versão acessando este link.

O exemplo será feito todo através da versão gratuita, você pode autenticar com sua conta Microsoft sem medo!

Depois de autenticar no Studio, você será redirecionado para esta página:

Azure Machine Learning Studio

Bom, o exemplo de hoje será muito mais um hands-on do que um detalhamento de cada coisa que existe no Studio.

É muito importante que você tenha uma noção mínima de Machine Learning antes de começar a fazer esta implementação. Caso você não tenha, dá uma passada neste post antes e depois volta pra cá.

O Azure permite que façamos o experimento do início ao fim, desde obter os dados até expor um modelo treinado por web service. Vamos entender o ambiente antes de começar a implementação.

É possível visualizar um menu lateral, conforme imagem:

Azure Machine Learning Studio - Menu Lateral

Este menu agrupa os artefatos envolvidos com sua conta, hoje iremos trabalhar apenas com um experimento, então selecione o item Experiment.

Tudo começa com a criação de um experimento, então vá até o menu inferior e pressione o botão “+ NEW” no canto esquerdo, conforme imagem:

Azure Machine Learning Studio - Menu Inferior

Este botão vai mostrar um painel com diversos templates de experimentos, por enquanto vamos selecionar o primeiro template: Blank Experiment.

Azure Machine Learning Studio - Novo Experimento

Agora estamos na página de criação de experimentos, você verá que um monte de itens apareceram no menu lateral e um monte de novas ações estão disponíveis no menu inferior.

Ok, vamos começar a trabalhar! Lembram da primeira etapa?

Respondendo algumas perguntas antes de começar

  1. Escolher a pergunta que estamos tentando responder;
  2. Escolher o conjunto de dados para responder esta pergunta;
  3. Identificar como medir o resultado.

A pergunta que vamos tentar responder é: Baseando-se em suas características, qual o preço deste carro?

Para tentar responder esta pergunta vamos usar um conjunto de dados sobre automóveis disponível no próprio Azure Machine Learning Studio.

Por fim, como faremos para medir os resultados obtidos?

Bom, esta é a etapa mais complicada, mas há uma boa estratégia para isso. Primeiro vamos analisar os dados que serão utilizados. Para fazer isso, expanda o item Saved Datasets > Samples. Com isso você verá o item Automobile price data (Raw), conforme imagem:

Azure Machine Learning Studio - Importando dados

Simplesmente clique e arraste para a área indicada no próprio Studio! Um item do tipo dataset será criado em seu experimento. Para visualizar os dados pressione o círculo na base do item e selecione a opção Visualize.

Azure Machine Learning Studio - Visualizar dados

Sinta-se à vontade para explorar os dados! Há muito informação disponível!

Logo de cara no diálogo já conseguimos ver que os dados possuem: 205 linhas e 26 colunas.

Além disso, temos uma informação importantíssima sobre nossos dados, a última coluna nos dá a informação de preço. Então, sabemos que trata-se de um aprendizado supervisionado.

Por conta da natureza deste tipo de problema podemos medir os resultados da seguinte maneira:

  1. Utilizamos parte dos dados para treinar nosso modelo;
  2. Aplicamos o modelo treinado na segunda parte dos dados;
  3. Comparamos o preço que o modelo informou com o preço presente no conjunto de dados.

Com isso conseguimos medir o quão bom (ou ruim) nosso modelo ficou!

Começando as implementações

Com as perguntas respondidas, podemos começar nossa implementação! A única coisa que fizemos até agora foi arrastar os dados para o experimento, mas será que estes dados já estão preparados para o experimento? - Não, não estão.

Lembram dos processos envolvidos?

  1. Pré-processamento;
  2. Treinamento;
  3. Avaliação.

Como citado no outro post, o pré-processamento geralmente é a etapa mais demorada e complicada, não seria diferente em nosso exemplo!

Pré-processamento

Bom, eu disse um pouquinho antes que os dados não estão preparados, mas o que isso significa de fato? - Significa que devemos preparar os dados para treinarmos o modelo corretamente. Removendo dados inconsistentes ou colunas desnecessárias.

Quando estamos visualizando os dados é possível selecionar cada feature (coluna) do dataset. Ao fazer isso somos expostos à uma série de informações sobre a feature selecionada. A propósito, na terminologia de Machine Learning é muito comum as colunas serem chamadas de features.

Veja um exemplo de informações sobre uma feature específica:

Visualização de Features

Como a imagem ilustra, há um monte de informações sobre as features. Estas informações variam de acordo com o tipo da feature.

Uma das informações relevantes nesta feature é a quantidade de linhas que não possuem esta coluna preenchida: 41.

Geralmente em massas de dados gigantes isso não seria um problema, mas quando 41 de 205 registros não possuem a informação, ela pode ser problemática.

Para resolver isso, vamos eliminar desconsiderar esta coluna! Escolha o item Data Transformation > Manipulation > Select Columns in Dataset.

Inicialmente, ao incluir este item, você verá que ele possuí um ícone vermelho, isso porque a transformação precisa ser vinculada à um dataset. Para fazer isso, basta conectar os dois itens! Pressione o mesmo círculo que usamos para visualizar os dados, mas desta vez, mantenha o mouse pressionado e arraste até o item seguinte!

Conexão entre dois itens

Mas espera, ainda temos problemas, o que houve? -Simples, ainda não selecionamos quais colunas vamos utilizar!

Para fazer isso, pressione o item no experimento, no painel da direita pressione o botão Launch column selector e por fim selecione todas as colunas desejadas!

Escolhendo as colunas

Depois de fazer isso, você deve pressionar o botão “Run” no menu inferior. Isso fará com que seu experimento seja executado e os resultados já possam ser visualizados.

Agora você pode visualizar os dados pressionando a base do item de transformação, assim como fizemos no dataset e você perceberá que a coluna excluída não está mais lá!

Ótimo, agora os dados estão prontos! -Não tão rápido, ainda temos que lidar com outros valores que faltam. Desta vez são exemplos mais pontuais e pequenos.

Agora vamos adicionar o item Clean Missing Data presente na mesma seção Data Transformation > Manipulation. Conectaremos a saída do item anterior à ela e nas opções do painel da direita vamos selecionar como Cleaning Mode o valor: Remove entire row.

Com isso iremos remover todas as linhas que possuem valores incompletos! -Ao terminar o processo e visualizar os dados novamente, é possível notar que temos 193 linhas ao invés das 205 originais.

Agora sim, os dados já estão no formato ideal!

O último passo é dividir os dados em dois conjuntos diferentes. Um deles será utilizado para treinamento do modelo e o outro para validação do modelo. Como isso é uma tarefa bastante comum, temos um item preparado para isso!

Utilize o componente em: Data Transformation > Sample and Split > Split Data. Para isso basta conectar este componente aos dados e definir o percentual de registros para divisão:

Divisão dos dados

Este item possui duas saídas de dados!

Uma delas será utilizada para o treino de nosso modelo e a outra para a validação do modelo já treinado!

Execute novamente o experimento e com isso este processo está finalizado!

Ainda precisamos treinar e validar nosso modelo, mas por hoje o trabalho já está feito, no próximo post vamos terminar o trabalho e validar os resultados.

O que você achou deste post? Quer ver mais posts sobre Machine Learning?

Me conte nos comentários!

E Até mais!

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