Los 3 Principios Básicos De Una Empresa Basada En Datos
Feb 19, 20218 minutes read
Los datos son a veces llamados el "nuevo petróleo", una fuente de riqueza recién descubierta que es extraída de las profundidades de los archivos corporativos y gubernamentales. Algunos contadores están tan entusiasmados con el valor potencial de los datos que los contabilizan de la misma manera que un activo físico.
Si bien es cierto que los datos pueden aumentar el valor de una organización, este recurso no tiene ningún valor intrínseco. Al igual que el petróleo, los datos necesitan ser extraídos y deben ser refinados con la calidad adecuada. Los datos necesitan ser transportados a través de las redes de información antes de que puedan ser utilizados para crear nuevo valor. El valor de los datos no está en la información en sí misma, sino que se produce durante las transformaciones que experimenta.
La analogía entre los datos y el petróleo es sólo parcialmente correcta en que los datos son un recurso infinito. Los mismos datos pueden ser utilizados muchas veces para un propósito a veces originalmente no deseado.
La capacidad de utilizar los datos para más de un objetivo es una de las razones por las que la ciencia de los datos ha ganado popularidad en torno a las mesas de trabajo. Los altos directivos están buscando formas de extraer valor de los llamados "datos oscuros". Los científicos de datos utilizan estas fuentes de datos olvidadas para crear nuevos conocimientos, tomar mejores decisiones y generar innovaciones.
La pregunta que surge de esta introducción es cómo manejar y analizar los datos para que se conviertan en un recurso valioso. Presentaremos un modelo normativo para crear valor a partir de los datos utilizando tres principios básicos derivados de la arquitectura.
Este modelo es útil para los científicos de datos como una comprobación interna para asegurar que sus actividades maximizan el valor. Los administradores pueden utilizar este modelo para evaluar los resultados de un proyecto de ciencia de datos sin tener que entender las complejidades matemáticas del data science.
Los 3 Principios Básicos De Una Empresa Basada En Datos
Aunque la ciencia de datos es una actividad por excelencia del siglo XXI, para definir una buena ciencia de datos, podemos inspirarnos en un arquitecto e ingeniero romano que vivió hace dos mil años.
Vitruvius es inmortalizado a través de su libro "About Architecture", que inspiró a Leonardo Da Vinci a dibujar a su famoso hombre de Vitruvio. Vitruvio escribió que un edificio ideal debe exhibir tres cualidades: utilitas, firmitas y venustas, o utilidad, solidez y estética.
Los edificios deben tener utilidad para que puedan ser utilizados para su propósito. Una casa debe ser funcional y cómoda; un teatro debe ser diseñado para que todos puedan ver el escenario. Cada tipo de edificio tiene sus requisitos funcionales.
En segundo lugar, los edificios deben ser sólidos en el sentido de que sean lo suficientemente firmes para soportar las fuerzas que actúan sobre ellos. Por último, los edificios deben ser estéticos. En palabras de Vitruvio, los edificios deben parecerse a Venus, la diosa romana de la belleza y la seducción.
La ciencia de datos necesita tener utilidad; necesita ser útil para crear valor. El análisis debe ser sólido para que se pueda confiar en él. Los productos de la ciencia de datos también deben ser estéticos, con el fin de maximizar el valor que proporcionan a una organización, como se muestra
¿Cómo sabemos que algo es útil? La respuesta simple, pero no muy esclarecedora, es que cuando algo es útil, tiene utilidad. Algunos filósofos interpretan la utilidad como la capacidad de proporcionar el mayor bien para el mayor número de personas. Esta definición es bastante convincente, pero requiere contextualización. Lo que es correcto en una situación puede no ser tan beneficioso en otra.
Para que una estrategia de ciencia de datos tenga éxito, debe facilitar los objetivos de la organización. Los científicos de datos son oportunistas en el enfoque que utilizan para resolver problemas. El perspectivismo implica que los mismos datos pueden ser utilizados para diferentes cuestiones, dependiendo de la perspectiva que se adopte sobre la información disponible y el problema en cuestión.
Después de digerir un informe de investigación o de ver una visualización, los administradores deben preguntarse: "¿Qué es lo que hago diferente hoy en día como resultado?" La utilidad en la ciencia de los datos depende de la capacidad de los resultados para que los profesionales puedan influir positivamente en la realidad. En otras palabras, el resultado de la ciencia de los datos debería consolar a la administración en el sentido de que los objetivos se han cumplido o proporcionar ideas prácticas para resolver los problemas existentes o prevenir los futuros.
Al igual que un edificio debe ser sólido y no derrumbarse, un producto de datos debe ser sólido para poder crear valor comercial. La solidez es donde la ciencia y los datos se encuentran.
La solidez de un producto de datos se define por la validez y la fiabilidad del análisis, que son principios científicos bien establecidos como se muestra en la siguiente figura. La solidez de la ciencia de los datos también requiere que los resultados sean reproducibles. Por último, los datos, y el proceso de creación de productos de datos, deben ser gobernados para asegurar resultados beneficiosos.
La diferencia que distingue a las formas tradicionales de análisis de negocios y la ciencia de datos es el enfoque sistemático para resolver los problemas. La palabra clave en el término ciencia de los datos no es, pues, datos, sino ciencia. La ciencia de los datos sólo es útil cuando los datos responden a una pregunta útil, que es la parte científica del proceso.
Este enfoque sistemático garantiza que los resultados de la ciencia de datos sean fiables para decidir cursos de acción alternativos. La ciencia de datos sistemáticos utiliza los principios de la investigación científica, pero su enfoque es más pragmático.
Mientras que los científicos buscan verdades generales para explicar el mundo, los científicos de los datos buscan pragmáticamente resolver los problemas. Los principios básicos que sustentan este enfoque metódico son la validez, la fiabilidad y la reproducibilidad de los datos, los métodos y los resultados.
Vitruvio insistió en que los edificios, o cualquier otra estructura, debían ser hermosos. La estética de un edificio causa más que una simple sensación agradable. Los lugares diseñados arquitectónicamente estimulan nuestro pensamiento, aumentan nuestro bienestar, mejoran nuestra productividad y estimulan la creatividad.
Aunque es evidente que los edificios deben ser agradables a la vista, la estética de los productos de datos podría no ser tan obvia. El requisito de la ciencia de datos estéticos no es un llamado al embellecimiento y la ofuscación de los feos detalles de los resultados.
El proceso de limpieza y análisis de los datos es inherentemente complejo. Presentar los resultados de este proceso es una forma de contar historias que reduce esta complejidad para asegurar que un producto de datos sea comprensible.
La cadena de valor de la ciencia de los datos comienza con la realidad, descrita por los datos. Estos datos se convierten en conocimiento, que los administradores utilizan para influir en la realidad para alcanzar sus objetivos. Esta cadena que va de la realidad al conocimiento humano contiene cuatro transformaciones, cada una de ellas con oportunidades de pérdida de validez y fiabilidad.
El último paso de la cadena de valor requiere que el usuario de los resultados de la ciencia de datos interprete la información para sacar la conclusión correcta sobre su futuro curso de acción. La reproducibilidad es uno de los instrumentos para reducir al mínimo la posibilidad de una interpretación errónea de los análisis. Otro mecanismo para asegurar una interpretación adecuada es producir una ciencia de datos estética.
La estética en la ciencia de datos consiste en crear un producto de datos, que puede ser una visualización o un informe, diseñado para que el usuario saque conclusiones correctas. Un gráfico desordenado o un informe incomprensible limita el valor que se puede extraer de la información.
Estaremos hablando más en detalle sobre cada uno de estos en proximas entrada, te esperamos!
CréditosLos modelos predictivos se han convertido en un asesor de confianza para muchas empresas y por una buena razón. Estos modelos pueden "prever el futuro", y hay muchos métodos diferentes disponibles, lo que significa que cualquier industria puede encontrar uno que se ajuste a sus retos particulares.Cuando hablamos de modelos predictivos, nos referimos a un modelo de regresión (salida continua) o a un modelo de clasificación (salida nominal o binaria). En los problemas de clasificación, utilizamos dos tipos de algoritmos (dependiendo del tipo de salida que este crea):Salida de clase: Algoritmos como Support Vector Machine y K Nearest Neighbors crean una salida de clase. Por ejemplo, en un problema de clasificación binaria, las salidas serán 0 o 1. Sin embargo, hoy en día tenemos algoritmos que pueden convertir estas salidas de clase en probabilidad.Salida de probabilidad: Algoritmos como la Regresión Logística, el Bosque Aleatorio, potenciación del Gradiente, el Adaboost, etc. dan salidas de probabilidad. Convertir las salidas de probabilidad en salidas de clase es sólo cuestión de crear un umbral de probabilidadPuedes leer más artículos de Data Science en español aquí Lea también:Tipos Claves De Regresiones: ¿Cuál Usar?IntroducciónSi bien la preparación de los datos y el entrenamiento de un modelo de aprendizaje de máquina es un paso clave en el proceso de aprendizaje automático, es igualmente importante medir el rendimiento de este modelo entrenado. Lo bien que el modelo generaliza sobre los datos no vistos es lo que define los modelos de aprendizaje automático adaptables frente a los no adaptables.Al utilizar diferentes métricas para la evaluación del rendimiento, deberíamos estar en posición de mejorar el poder de predicción general de nuestro modelo antes de que lo pongamos en marcha para la producción sobre datos no vistos antes.Si no se realiza una evaluación adecuada del modelo aprendizaje automático utilizando diferentes métricas, y se usa sólo la precisión, puede darse un problema cuando el modelo respectivo se despliega sobre datos no vistos y puede dar lugar a malas predicciones.Esto sucede porque, en casos como éste, nuestros modelos no aprenden sino que memorizan; por lo tanto, no pueden generalizar bien sobre datos no vistos.Métricas de evaluación del modeloDefinamos ahora las métricas de evaluación para valorar el rendimiento de un modelo de aprendizaje automático, que es un componente integral de cualquier proyecto de ciencia de los datos. Su objetivo es estimar la precisión de la generalización de un modelo sobre los datos futuros (no vistos/fuera de muestra).Matriz de confusiónUna matriz de confusión es una representación matricial de los resultados de las predicciones de cualquier prueba binaria que se utiliza a menudo para describir el rendimiento del modelo de clasificación (o "clasificador") sobre un conjunto de datos de prueba cuyos valores reales se conocen.La matriz de confusión es relativamente sencilla de comprender, pero la terminología relacionada puede ser confusa.Matriz de confusión con 2 etiquetas de clase.Cada predicción puede ser uno de cuatro resultados, basado en cómo coincide con el valor real:Verdadero Positivo (TP): Predicho Verdadero y Verdadero en realidad.Verdadero Negativo (TN): Predicho Falso y Falso en realidad.Falso Positivo (FP): Predicción de verdadero y falso en la realidad.Falso Negativo (FN): Predicción de falso y verdadero en la realidad.Ahora entendamos este concepto usando la prueba de hipótesis.Lea también:Falsos Positivos Vs. Falsos Negativos Una hipótesis es una especulación o teoría basada en pruebas insuficientes que se presta a más pruebas y experimentación. Con más pruebas, una hipótesis puede ser probada como verdadera o falsa.Una Hipótesis Nula es una hipótesis que dice que no hay significancia estadística entre las dos variables de la hipótesis. Es la hipótesis que el investigador está tratando de refutar.Siempre rechazamos la hipótesis nula cuando es falsa, y aceptamos la hipótesis nula cuando es realmente verdadera.Aunque las pruebas de hipótesis se supone que son fiables, hay dos tipos de errores que pueden ocurrir.Estos errores se conocen como errores de Tipo I y Tipo II.Por ejemplo, cuando se examina la eficacia de una droga, la hipótesis nula sería que la droga no afecta a una enfermedad.Error de Tipo I: equivalente a los Falsos Positivos(FP).El primer tipo de error posible implica el rechazo de una hipótesis nula que es verdadera.Volvamos al ejemplo de una droga que se utiliza para tratar una enfermedad. Si rechazamos la hipótesis nula en esta situación, entonces afirmamos que la droga tiene algún efecto sobre una enfermedad. Pero si la hipótesis nula es cierta, entonces, en realidad, la droga no combate la enfermedad en absoluto. Se afirma falsamente que la droga tiene un efecto positivo en una enfermedad.Error de tipo II:- equivalente a Falsos Negativos(FN).El otro tipo de error que ocurre cuando aceptamos una hipótesis falsa nula. Este tipo de error se llama error de tipo II y también se conoce como error de segundo tipo.Si pensamos de nuevo en el escenario en el que estamos probando una droga, ¿cómo sería un error de tipo II? Un error de tipo II ocurriría si aceptáramos que la droga no tiene efecto sobre la enfermedad, pero en realidad, sí lo tiene.Un ejemplo de la implementación Python de la matriz de confusión.Puedes leer más artículos de Data Science en español aquí import warningsimport pandas as pdfrom sklearn import model_selectionfrom sklearn.linear_model import LogisticRegressionfrom sklearn.metrics import confusion_matriximport matplotlib.pyplot as plt%matplotlib inline #ignore warningswarnings.filterwarnings('ignore')# Load digits dataseturl = "http://archive.ics.uci.edu/ml/machine-learning-databases/iris/iris.data"df = pd.read_csv(url)# df = df.valuesX = df.iloc[:,0:4]y = df.iloc[:,4]#test sizetest_size = 0.33#generate the same set of random numbersseed = 7#Split data into train and test set. X_train, X_test, y_train, y_test = model_selection.train_test_split(X, y, test_size=test_size, random_state=seed)#Train Modelmodel = LogisticRegression()model.fit(X_train, y_train)pred = model.predict(X_test)#Construct the Confusion Matrixlabels = ['Iris-setosa', 'Iris-versicolor', 'Iris-virginica']cm = confusion_matrix(y_test, pred, labels)print(cm)fig = plt.figure()ax = fig.add_subplot(111)cax = ax.matshow(cm)plt.title('Confusion matrix')fig.colorbar(cax)ax.set_xticklabels([''] + labels)ax.set_yticklabels([''] + labels)plt.xlabel('Predicted Values')plt.ylabel('Actual Values')plt.show()Matriz de confusión con 3 etiquetas de clase.Los elementos diagonales representan el número de puntos para los cuales la etiqueta predicha es igual a la etiqueta verdadera, mientras que cualquier cosa fuera de la diagonal fue mal etiquetada por el clasificador. Por lo tanto, cuanto más altos sean los valores diagonales de la matriz de confusión, mejor, indicando muchas predicciones correctas.En nuestro caso, el clasificador predijo perfectamente las 13 plantas de setosa y 18 de virginica en los datos de prueba. Sin embargo, clasificó incorrectamente 4 de las plantas versicolor como virginica.También hay una lista de tasas que a menudo se calculan a partir de una matriz de confusión para un clasificador binario:1. ExactitudEn general, ¿con qué frecuencia es correcto el clasificador?Exactitud = (TP+TN)/totalCuando nuestras clases son aproximadamente iguales en tamaño, podemos usar la precisión, que nos dará valores clasificados correctamente.La precisión es una métrica de evaluación común para los problemas de clasificación. Es el número de predicciones correctas hechas como una proporción de todas las predicciones hechas.Tasa de clasificación errónea (Tasa de error): En general, con qué frecuencia se equivoca. Dado que la exactitud es el porcentaje que clasificamos correctamente (tasa de éxito), se deduce que nuestra tasa de error (el porcentaje en que nos equivocamos) puede calcularse de la siguiente manera:Tasa de clasificación errónea = (FP+FN)/total#import modulesimport warningsimport pandas as pdimport numpy as npfrom sklearn import model_selectionfrom sklearn.linear_model import LogisticRegressionfrom sklearn import datasetsfrom sklearn.metrics import accuracy_score#ignore warningswarnings.filterwarnings('ignore')# Load digits datasetiris = datasets.load_iris()# # Create feature matrixX = iris.data# Create target vectory = iris.target#test sizetest_size = 0.33#generate the same set of random numbersseed = 7#cross-validation settingskfold = model_selection.KFold(n_splits=10, random_state=seed)#Model instancemodel = LogisticRegression()#Evaluate model performancescoring = 'accuracy'results = model_selection.cross_val_score(model, X, y, cv=kfold, scoring=scoring)print('Accuracy -val set: %.2f%% (%.2f)' % (results.mean()*100, results.std()))#split dataX_train, X_test, y_train, y_test = model_selection.train_test_split(X, y, test_size=test_size, random_state=seed)#fit modelmodel.fit(X_train, y_train)#accuracy on test setresult = model.score(X_test, y_test)print("Accuracy - test set: %.2f%%" % (result*100.0))La precisión de la clasificación es del 88% en el conjunto de validación.2. PrecisiónCuando predice sí, ¿con qué frecuencia es correcto?Precisión=TP/predicciones síCuando tenemos un desequilibrio de clase, la precisión puede convertirse en una métrica poco fiable para medir nuestro desempeño. Por ejemplo, si tuviéramos una división de 99/1 entre dos clases, A y B, donde el evento raro, B, es nuestra clase positiva, podríamos construir un modelo que fuera 99% exacto con sólo decir que todo pertenece a la clase A. Claramente, no deberíamos molestarnos en construir un modelo si no hace nada para identificar la clase B; por lo tanto, necesitamos diferentes métricas que desalienten este comportamiento. Para ello, utilizamos la precisión y la sensibilidad en lugar de la exactitud.Puedes leer más artículos de Data Science en español aquí 3. ExhaustividadCuando en realidad es un sí, ¿con qué frecuencia predice un sí?Tasa positiva verdadera = TP/Si realesLa Exhaustividad nos da la tasa positiva verdadera (TPR), que es la proporción de los verdaderos positivos a todo lo positivo.En el caso de la división 99/1 entre las clases A y B, el modelo que clasifica todo como A tendría una exhaustividad del 0% para la clase positiva, B (la precisión sería indefinida - 0/0). La exhaustividad proporciona una mejor manera de evaluar el rendimiento del modelo ante un desequilibrio de clases. Nos dirá correctamente que el modelo tiene poco valor para nuestro caso de uso.Al igual que la exactitud, tanto la precisión como la exhaustividad son fáciles de calcular y comprender, pero requieren umbrales. Además, la precisión y la exhaustividad sólo consideran la mitad de la matriz de confusión:4. Puntuación F1La puntuación F1 es la media armónica de la precisión y exhaustividad, donde la puntuación de la F1 alcanza su mejor valor en 1 (precisión y exhaustividad perfectas) y el peor en 0.¿Por qué la media armónica? Dado que la media armónica de una lista de números se inclina fuertemente hacia últimos elementos de la lista, tiende (en comparación con la media aritmética) a mitigar el impacto de los grandes valores atípicos y a agravar el impacto de los pequeños.Una puntuación F1 castiga más los valores extremos. Idealmente, un puntaje F1 podría ser una métrica de evaluación efectiva en los siguientes escenarios de clasificación:Cuando los Falsos Positivos y la Falsos Negativos son igualmente costosos - lo que significa que se pasan verdaderos positivos o se encuentran falsos positivos - ambos impactan el modelo casi de la misma manera, como en nuestro ejemplo de clasificación de detección de cáncerAñadir más datos no cambia el resultado de manera efectivaLa TN es alta (como en las predicciones de inundaciones, predicciones de cáncer, etc.)Un ejemplo de implementación en Python de la puntuación F1.import warningsimport pandasfrom sklearn import model_selectionfrom sklearn.linear_model import LogisticRegressionfrom sklearn.metrics import log_lossfrom sklearn.metrics import precision_recall_fscore_support as score, precision_score, recall_score, f1_scorewarnings.filterwarnings('ignore')url = "https://raw.githubusercontent.com/jbrownlee/Datasets/master/pima-indians-diabetes.data.csv"dataframe = pandas.read_csv(url)dat = dataframe.valuesX = dat[:,:-1]y = dat[:,-1]test_size = 0.33seed = 7model = LogisticRegression()#split dataX_train, X_test, y_train, y_test = model_selection.train_test_split(X, y, test_size=test_size, random_state=seed)model.fit(X_train, y_train)precision = precision_score(y_test, pred)print('Precision: %f' % precision)# recall: tp / (tp + fn)recall = recall_score(y_test, pred)print('Recall: %f' % recall)# f1: tp / (tp + fp + fn)f1 = f1_score(y_test, pred)print('F1 score: %f' % f1)Puedes leer más artículos de Data Science en español aquí 5. EspecificidadCuando es no, ¿con qué frecuencia predice el no?Tasa negativa real = TN/no realEs la verdadera tasa negativa o la proporción de verdaderos negativos a todo lo que debería haber sido clasificado como negativo.Obsérvese que, en conjunto, la especificidad y la sensibilidad consideran la matriz de confusión completa:6. Curva de características operativas del receptor (ROC)Medir el área bajo la curva ROC es también un método muy útil para evaluar un modelo. Al trazar la tasa positiva verdadera (sensibilidad) frente a la tasa de falsos positivos (1 - especificidad), obtenemos la curva de Característica Operativa del Receptor (ROC). Esta curva nos permite visualizar el equilibrio entre la tasa de verdaderos positivos y la tasa falsos positivosLos siguientes son ejemplos de buenas curvas ROC. La línea discontinua sería una suposición aleatoria (sin valor predictivo) y se utiliza como línea de base; cualquier cosa por debajo de eso se considera peor que una suposición. Queremos estar hacia la esquina superior izquierda:Una ejemplo de implementación en Python de las curvas ROC#Classification Area under curveimport warningsimport pandasfrom sklearn import model_selectionfrom sklearn.linear_model import LogisticRegressionfrom sklearn.metrics import roc_auc_score, roc_curvewarnings.filterwarnings('ignore')url = "https://raw.githubusercontent.com/jbrownlee/Datasets/master/pima-indians-diabetes.data.csv"dataframe = pandas.read_csv(url)dat = dataframe.valuesX = dat[:,:-1]y = dat[:,-1]seed = 7#split dataX_train, X_test, y_train, y_test = model_selection.train_test_split(X, y, test_size=test_size, random_state=seed)model.fit(X_train, y_train)# predict probabilitiesprobs = model.predict_proba(X_test)# keep probabilities for the positive outcome onlyprobs = probs[:, 1]auc = roc_auc_score(y_test, probs)print('AUC - Test Set: %.2f%%' % (auc*100))# calculate roc curvefpr, tpr, thresholds = roc_curve(y_test, probs)# plot no skillplt.plot([0, 1], [0, 1], linestyle='--')# plot the roc curve for the modelplt.plot(fpr, tpr, marker='.')plt.xlabel('False positive rate')plt.ylabel('Sensitivity/ Recall')# show the plotplt.show()En el ejemplo anterior, la AUC está relativamente cerca de 1 y es mayor de 0,5. Un clasificador perfecto hará que la curva ROC vaya a lo largo del eje Y y luego a lo largo del eje X.7. Pérdida logarítmicaLa pérdida logarítmica es la métrica de clasificación más importante basada en probabilidades.A medida que la probabilidad predicha de la clase verdadera se acerca a cero, la pérdida aumenta exponencialmente:Mide el desempeño de un modelo de clasificación en el que la entrada de la predicción es un valor de probabilidad entre 0 y 1. La pérdida logarítmica aumenta a medida que la probabilidad predicha se aleja de la etiqueta real. El objetivo de cualquier modelo de aprendizaje automático es minimizar este valor. Por lo tanto, una pérdida logarítmica menor es mejor, con un modelo perfecto teniendo una pérdida logarítmica de 0.Una muestra de la implementación en Python de la pérdida logarítmica#Classification LogLossimport warningsimport pandasfrom sklearn import model_selectionfrom sklearn.linear_model import LogisticRegressionfrom sklearn.metrics import log_losswarnings.filterwarnings('ignore')url = "https://raw.githubusercontent.com/jbrownlee/Datasets/master/pima-indians-diabetes.data.csv"dataframe = pandas.read_csv(url)dat = dataframe.valuesX = dat[:,:-1]y = dat[:,-1]seed = 7#split dataX_train, X_test, y_train, y_test = model_selection.train_test_split(X, y, test_size=test_size, random_state=seed)model.fit(X_train, y_train)#predict and compute loglosspred = model.predict(X_test)accuracy = log_loss(y_test, pred)print("Logloss: %.2f" % (accuracy))Logloss: 8.02Puedes leer más artículos de Data Science en español aquí 8. Índice JaccardEl índice Jaccard es una de las formas más simples de calcular y averiguar la exactitud de un modelo de clasificación de aprendizaje automático. Entendamoslo con un ejemplo. Supongamos que tenemos un conjunto de pruebas etiquetadas, con etiquetas como -y = [0,0,0,0,0,1,1,1,1,1]Y nuestro modelo ha predicho las etiquetas como…y1 = [1,1,0,0,0,1,1,1,1,1]El anterior diagrama de Venn nos muestra las etiquetas del conjunto de pruebas y las etiquetas de las predicciones, y su intersección y unión.El índice Jaccard o coeficiente de similitud Jaccard es una estadística utilizada para comprender las similitudes entre los conjuntos de muestras. La medición enfatiza la similitud entre conjuntos de muestras finitas y se define formalmente como el tamaño de la intersección dividido por el tamaño de la unión de los dos conjuntos etiquetados, con la fórmula como -Índice Jaccard o Intersección sobre Unión(IoU)Así, para nuestro ejemplo, podemos ver que la intersección de los dos conjuntos es igual a 8 (ya que ocho valores se predicen correctamente) y la unión es 10 + 10-8 = 12. Por lo tanto, el índice Jaccard nos da la precisión como -Así que la precisión de nuestro modelo, según el índice Jaccard, se convierte en 0.66, o 66%.Cuanto mayor sea el índice Jaccard, mayor será la precisión del clasificador.Una muestra de implementación en Python del índice Jaccard.import numpy as npdef compute_jaccard_similarity_score(x, y): intersection_cardinality = len(set(x).intersection(set(y))) union_cardinality = len(set(x).union(set(y))) return intersection_cardinality / float(union_cardinality)score = compute_jaccard_similarity_score(np.array([0, 1, 2, 5, 6]), np.array([0, 2, 3, 5, 7, 9]))print "Jaccard Similarity Score : %s" %scorepassPuntaje de similitud Jaccard: 0.3759. Gráfico de Kolmogorov SmirnovEl gráfico K-S o Kolmogorov-Smirnov mide el rendimiento de los modelos de clasificación. Más exactamente, K-S es una medida del grado de separación entre las distribuciones positivas y negativas.La frecuencia acumulativa de las distribuciones observadas y de las hipótesis se traza en relación con las frecuencias ordenadas. La doble flecha vertical indica la máxima diferencia vertical.La K-S es 100 si las puntuaciones dividen la población en dos grupos separados en los que un grupo contiene todos los positivos y el otro todos los negativos. Por otra parte, si el modelo no puede diferenciar entre los positivos y los negativos, entonces es como si el modelo seleccionara casos al azar de la población. El K-S sería 0.En la mayoría de los modelos de clasificación la K-S caerá entre 0 y 100, y cuanto más alto sea el valor mejor será el modelo para separar los casos positivos de los negativos.La K-S también puede utilizarse para comprobar si dos distribuciones de probabilidad unidimensionales subyacentes difieren. Es una forma muy eficiente de determinar si dos muestras son significativamente diferentes entre sí.Un ejemplo de la implementación en Python del Kolmogorov-Smirnov.from scipy.stats import kstest import random # N = int(input("Enter number of random numbers: ")) N = 10 actual =[] print("Enter outcomes: ") for i in range(N): # x = float(input("Outcomes of class "+str(i + 1)+": ")) actual.append(random.random()) print(actual) x = kstest(actual, "norm") print(x)La hipótesis nula utilizada aquí asume que los números siguen la distribución normal. Devuelve estadísticas y valor p. Si el valor p es < alfa, rechazamos la hipótesis Nula.Alfa se define como la probabilidad de rechazar la hipótesis nula dado que la hipótesis nula(H0) es verdadera. Para la mayoría de las aplicaciones prácticas, se elige alfa como 0,05.Puedes leer más artículos de Data Science en español aquí 10. Gráfico de ganancia y elevaciónLa ganancia o el levantamiento es una medida de la eficacia de un modelo de clasificación calculado como la relación entre los resultados obtenidos con y sin el modelo. Los gráficos de ganancia y elevación son ayudas visuales para evaluar el rendimiento de los modelos de clasificación. Sin embargo, en contraste con la matriz de confusión que evalúa los modelos en toda la población, el gráfico de ganancia o elevación evalúa el rendimiento del modelo en una porción de la población.Cuanto mayor sea la elevación (es decir, cuanto más lejos esté de la línea de base), mejor será el modelo.El siguiente gráfico de ganancias, ejecutado en un conjunto de validación, muestra que con el 50% de los datos, el modelo contiene el 90% de los objetivos, la adición de más datos añade un aumento insignificante en el porcentaje de objetivos incluidos en el modelo.Gráfico de ganancia/elevaciónLos gráficos de elevación suelen presentarse como un gráfico de ascenso acumulativo, que también se conoce como gráfico de ganancias. Por lo tanto, los gráficos de ganancias a veces se denominan (quizás de forma confusa) "gráficos de elevación", pero son más exactos como gráficos de ascenso acumulativo.Uno de sus usos más comunes es en el marketing, para decidir si vale la pena llamar a un posible cliente.11. Coeficiente de GiniEl coeficiente de Gini o Índice de Gini es una métrica popular para los valores de clase desequilibrados. El coeficiente oscila entre 0 y 1, donde 0 representa la igualdad perfecta y 1 la desigualdad perfecta. Aquí, si el valor de un índice es mayor, entonces los datos estarán más dispersos.El coeficiente de Gini puede calcularse a partir del área bajo la curva ROC usando la siguiente fórmula:Coeficiente de Gini = (2 * curva_ROC) - 1Puedes leer más artículos de Data Science en español aquí ConclusiónComprender lo bien que un modelo de aprendizaje automático va a funcionar con datos no vistos es el propósito final de trabajar con estas métricas de evaluación. Métricas como la exactitud, la precisión, la exhaustividad son buenas formas de evaluar los modelos de clasificación para conjuntos de datos equilibrados, pero si los datos están desequilibrados y hay una disparidad de clases, entonces otros métodos como el ROC/AUC, el coeficiente de Gini funcionan mejor en la evaluación del rendimiento del modelo.Bueno, esto concluye este artículo. Espero que hayan disfrutado de su lectura, no duden en compartir sus comentarios/pensamientos/opiniones en la sección de comentarios.Gracias por leerlo!!!
La transformación digital que atraviesan las industrias está haciendo que la ciencia de datos y la inteligencia artificial (IA) sean más esenciales que nunca. Desde la fabricación hasta la atención médica, las empresas están aprovechando los datos y la IA no solo para la eficiencia operativa, sino también para el crecimiento estratégico. Aquí exploraremos cómo las aplicaciones reales de la ciencia de datos y la IA están resolviendo desafíos industriales y moldeando el futuro.Mantenimiento Predictivo en la Manufactura Los fabricantes han buscado durante mucho tiempo formas de reducir el tiempo de inactividad de los equipos y prolongar la vida útil de las máquinas. El mantenimiento predictivo, impulsado por IA, permite a las empresas prever problemas antes de que ocurran. Al analizar datos de sensores conectados a las máquinas, la IA puede detectar señales tempranas de posibles fallos. Este enfoque proactivo reduce las averías inesperadas y los costos asociados, mejorando la productividad general.Un ejemplo destacado es el uso del mantenimiento predictivo en la industria de los ascensores. Los ascensores ahora están conectados a través de gateways GSM, lo que permite la comunicación de datos en tiempo real a través de redes como 3G y 4G. La IA analiza los datos de los sensores de varios componentes de los ascensores para detectar anomalías, como cambios en la vibración del motor o el desgaste de los cables. Cuando se detectan, estas anomalías generan alertas para que los técnicos solucionen los problemas antes de que se produzca una avería. Empresas como KONE han aprovechado plataformas como IBM Watson para mejorar sus capacidades de mantenimiento predictivo, garantizando operaciones más seguras y confiables.Detección de Fraudes en Servicios Financieros El fraude es un desafío persistente en los servicios financieros, amenazando la seguridad de las instituciones y de sus clientes. Las soluciones impulsadas por IA han revolucionado la detección de fraudes al utilizar algoritmos de aprendizaje automático para identificar patrones de transacciones inusuales y señalar posibles actividades fraudulentas en tiempo real.Estos sistemas se entrenan con extensos conjuntos de datos, lo que les permite aprender y adaptarse a las tácticas de fraude en constante cambio. Por ejemplo, los modelos de aprendizaje automático analizan datos históricos de transacciones para reconocer desviaciones del comportamiento típico del cliente. Esto permite a las instituciones financieras identificar y detener rápidamente transacciones sospechosas, minimizando el impacto del fraude. Las empresas que incorporan herramientas como Microsoft Power BI pueden optimizar aún más sus análisis, tomar decisiones informadas y fortalecer las medidas de seguridad en toda la organización.Diagnósticos Médicos La aplicación de la ciencia de datos en la atención médica es transformadora, permitiendo diagnósticos más rápidos y precisos. Los algoritmos de IA analizan datos médicos complejos, como imágenes y registros de pacientes, para identificar enfermedades de manera temprana y recomendar planes de tratamiento. Esto ayuda a los médicos a diagnosticar condiciones con mayor precisión y permite una atención más personalizada al paciente.En radiología, por ejemplo, las herramientas de IA pueden procesar miles de radiografías para detectar anomalías con una precisión que a veces supera a la de los expertos humanos. La IA también está demostrando ser indispensable en la genómica, ayudando a identificar marcadores de enfermedades hereditarias y guiando el desarrollo de tratamientos personalizados. Según DataScientest, los avances en la analítica de salud no solo están mejorando los procesos de diagnóstico, sino que también están facilitando mejores resultados para los pacientes al proporcionar información procesable sobre los datos médicos.Optimización de la Cadena de Suministro La cadena de suministro es la columna vertebral de cualquier industria orientada a productos. Una gestión eficaz de la cadena de suministro garantiza que los productos lleguen a los clientes de manera puntual y eficiente. La IA juega un papel importante aquí, mejorando las previsiones de demanda, la gestión de inventarios y los procesos de entrega.El análisis predictivo, por ejemplo, utiliza datos históricos de ventas y factores externos como el clima y los indicadores económicos para predecir la demanda de productos con mayor precisión. Esto ayuda a las empresas a evitar el exceso o la falta de inventario, lo que conduce a una gestión de inventarios más eficiente. Además, la optimización de rutas impulsada por IA garantiza tiempos de entrega más rápidos y menores costos de transporte.Mejora de la Experiencia del Cliente Las empresas hoy en día recurren cada vez más a la IA para mejorar las experiencias de los clientes. Al analizar los datos de los clientes, la IA puede ayudar a predecir las necesidades de los consumidores y personalizar las interacciones, haciendo que los servicios sean más atractivos y efectivos. Los chatbots impulsados por IA, por ejemplo, se han vuelto comunes para manejar consultas básicas de los clientes. Estos bots, equipados con procesamiento de lenguaje natural (NLP), pueden comprender y responder a preguntas, mejorando los tiempos de respuesta y la satisfacción general del cliente. Más allá de los chatbots, los motores de recomendación avanzados se utilizan en plataformas de comercio electrónico para sugerir productos basados en el comportamiento del usuario.Desafíos y Consideraciones Clave Aunque los beneficios de integrar la IA y la ciencia de datos son evidentes, las industrias deben superar varios desafíos para aprovechar al máximo estas tecnologías. La seguridad de los datos es de suma importancia, especialmente en sectores como la atención médica y los servicios financieros donde se manejan datos sensibles. Las empresas deben garantizar protocolos sólidos de seguridad de la información y cumplir con regulaciones como el Reglamento General de Protección de Datos (GDPR) en la UE y la Ley de Portabilidad y Responsabilidad de Seguros de Salud (HIPAA) en Estados Unidos.El sesgo en los modelos de IA es otro desafío que requiere atención. Si los algoritmos de aprendizaje automático se entrenan con datos no representativos, pueden perpetuar sesgos, lo que lleva a resultados injustos. Por ejemplo, los modelos sesgados en los procesos de contratación podrían generar decisiones desequilibradas, mientras que los algoritmos de atención médica sesgados podrían pasar por alto necesidades críticas de los pacientes. Las auditorías regulares y el entrenamiento con conjuntos de datos diversos pueden ayudar a mitigar estos riesgos.Consideraciones Éticas y Sostenibilidad El uso de la IA y la ciencia de datos debe alinearse con prácticas éticas. Esto incluye garantizar la transparencia en la toma de decisiones impulsada por IA y minimizar los posibles sesgos. También es importante priorizar la sostenibilidad. Las empresas deben esforzarse por implementar modelos de IA eficientes en términos de energía y considerar el impacto ambiental de sus centros de datos y necesidades de computación.El uso ético de los datos y la interpretabilidad de los modelos son fundamentales para generar confianza con los consumidores y las partes interesadas. Cuando las empresas comunican abiertamente cómo funcionan sus sistemas de IA y los pasos tomados para prevenir sesgos, fomentan la confianza y promueven una adopción más amplia.Mejora de las Habilidades de la Fuerza Laboral Para aprovechar al máximo el potencial de la IA y la ciencia de datos, las empresas deben invertir en la mejora de las habilidades de su fuerza laboral. Esto incluye capacitar a los empleados para que comprendan y trabajen con tecnologías de IA, así como fomentar una cultura de toma de decisiones basada en datos.El Futuro de la IA y la Ciencia de Datos en la Industria Las tendencias emergentes, como la automatización impulsada por IA y algoritmos de aprendizaje automático más sofisticados, redefinirán la forma en que operan las industrias. Las empresas que adopten estas tecnologías y se centren en construir una cultura centrada en los datos estarán mejor posicionadas para el éxito a largo plazo. La integración de la ciencia de datos y la IA en las prácticas industriales no es solo una tendencia: es una estrategia crucial para obtener una ventaja competitiva.
nikos_datasource
Feb 19, 2021
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