บทช่วยสอน: สร้าง ประเมิน และให้คะแนนแบบจําลองการคาดการณ์การเลิกใช้บริการ

บทช่วยสอนนี้แสดงตัวอย่างแบบ end-to-end ของเวิร์กโฟลว์ Synapse Data Science ใน Microsoft Fabric สถานการณ์สมมติจะสร้างแบบจําลองเพื่อคาดการณ์ว่าลูกค้าจะเลิกใช้บริการหรือไม่ อัตราการเลิกใช้บริการหรืออัตราที่มาซึ่งเกี่ยวข้องกับอัตราที่ลูกค้าธนาคารสิ้นสุดธุรกิจกับธนาคาร

บทช่วยสอนนี้ครอบคลุมขั้นตอนเหล่านี้:

ข้อกำหนดเบื้องต้น

• รับการสมัครใช้งาน Microsoft Fabric หรือลงทะเบียนเพื่อทดลองใช้งาน Microsoft Fabric ฟรี

• ลงชื่อเข้าใช้ Microsoft Fabric

• ใช้ตัวสลับประสบการณ์ทางด้านซ้ายของโฮมเพจของคุณเพื่อสลับไปยังประสบการณ์วิทยาศาสตร์ข้อมูล Synapse

  

• หากจําเป็น ให้สร้าง Microsoft Fabric lakehouse ตามที่อธิบายไว้ใน สร้างเลคเฮ้าส์ใน Microsoft Fabric

ติดตามในสมุดบันทึก

คุณสามารถเลือกหนึ่งในตัวเลือกเหล่านี้เพื่อติดตามในสมุดบันทึกได้:

• เปิดและเรียกใช้สมุดบันทึกที่มีอยู่ภายในในประสบการณ์วิทยาศาสตร์ข้อมูล
• อัปโหลดสมุดบันทึกของคุณจาก GitHub ไปยังประสบการณ์ด้านวิทยาศาสตร์ข้อมูล

เปิดสมุดบันทึกที่มีอยู่แล้วภายใน

ตัวอย่าง สมุดบันทึก Customer churn จะมาพร้อมกับบทช่วยสอนนี้

เมื่อต้องการเปิดสมุดบันทึกตัวอย่างที่มีอยู่แล้วภายในของบทช่วยสอนในประสบการณ์ Synapse Data Science:

1. ไปที่หน้าแรกของ Synapse Data Science

2. เลือก ใช้ตัวอย่าง

3. เลือกตัวอย่างที่สอดคล้องกัน:

   • จากแท็บ เวิร์กโฟลว์แบบ End-to-end (Python) ตามค่าเริ่มต้น ถ้าตัวอย่างมีไว้สําหรับบทช่วยสอน Python
   • จากแท็บ เวิร์กโฟลว์แบบครอบคลุม (R) ถ้าตัวอย่างมีไว้สําหรับบทช่วยสอน R
   • จากแท็บ บทช่วยสอน ด่วน ถ้าตัวอย่างมีไว้สําหรับบทช่วยสอนด่วน

4. แนบเลคเฮ้าส์ลงในสมุดบันทึก ก่อนที่คุณจะเริ่มเรียกใช้โค้ด

นําเข้าสมุดบันทึกจาก GitHub

AIsample - สมุดบันทึกลูกค้า Churn.ipynb พร้อมบทช่วยสอนนี้

เมื่อต้องการเปิดสมุดบันทึกที่มาพร้อมกับบทช่วยสอนนี้ ให้ทําตามคําแนะนําใน เตรียมระบบของคุณสําหรับบทช่วยสอนวิทยาศาสตร์ข้อมูล เพื่อนําเข้าสมุดบันทึกไปยังพื้นที่ทํางานของคุณ

ถ้าคุณต้องการคัดลอกและวางรหัสจากหน้านี้แทน คุณสามารถสร้าง สมุดบันทึกใหม่ได้

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแนบ lakehouse เข้ากับสมุดบันทึก ก่อนที่คุณจะเริ่มเรียกใช้รหัส

ขั้นตอนที่ 1: ติดตั้งไลบรารีแบบกําหนดเอง

สําหรับการพัฒนาแบบจําลองการเรียนรู้ของเครื่องหรือการวิเคราะห์ข้อมูลเฉพาะกิจ คุณอาจจําเป็นต้องติดตั้งไลบรารีแบบกําหนดเองสําหรับเซสชัน Apache Spark ของคุณได้อย่างรวดเร็ว คุณมีสองตัวเลือกในการติดตั้งไลบรารี

• ใช้ความสามารถในการติดตั้งแบบอินไลน์ (%pip หรือ %conda) ของสมุดบันทึกของคุณเพื่อติดตั้งไลบรารีในสมุดบันทึกปัจจุบันของคุณเท่านั้น
• อีกวิธีหนึ่งคือ คุณสามารถสร้างสภาพแวดล้อม Fabric ติดตั้งไลบรารีจากแหล่งข้อมูลสาธารณะ หรืออัปโหลดไลบรารีแบบกําหนดเอง จากนั้นผู้ดูแลระบบพื้นที่ทํางานของคุณสามารถแนบสภาพแวดล้อมเป็นค่าเริ่มต้นสําหรับพื้นที่ทํางานได้ ไลบรารีทั้งหมดในสภาพแวดล้อมจะพร้อมใช้งานสําหรับใช้ในข้อกําหนดงานของสมุดบันทึกและ Spark ในพื้นที่ทํางาน สําหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสภาพแวดล้อม ดูสร้าง กําหนดค่า และใช้สภาพแวดล้อมใน Microsoft Fabric

สําหรับบทช่วยสอนนี้ ใช้ %pip install เพื่อติดตั้ง imblearn ไลบรารีในสมุดบันทึกของคุณ

# Use pip to install libraries
%pip install imblearn

ขั้นตอนที่ 2: โหลดข้อมูล

ชุดข้อมูลใน churn.csv ประกอบด้วยสถานะการเลิกใช้บริการของลูกค้า 10,000 ราย พร้อมกับแอตทริบิวต์ 14 รายการที่มี:

• คะแนนเครดิต
• ตําแหน่งที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ (เยอรมนี ฝรั่งเศส สเปน)
• เพศ (ชาย, หญิง)
• อายุ
• ระยะเวลาการครอบครอง (จํานวนปีที่บุคคลเป็นลูกค้าที่ธนาคารนั้น)
• ยอดคงเหลือบัญชี
• เงินเดือนโดยประมาณ
• จํานวนผลิตภัณฑ์ที่ลูกค้าซื้อผ่านธนาคาร
• สถานะบัตรเครดิต (ลูกค้ามีบัตรเครดิตหรือไม่ก็ตาม)
• สถานะสมาชิกที่ใช้งานอยู่ (ไม่ว่าบุคคลนั้นจะเป็นลูกค้าธนาคารที่ใช้งานอยู่หรือไม่)

ชุดข้อมูลยังรวมถึงคอลัมน์หมายเลขแถว รหัสลูกค้า และนามสกุลของลูกค้า ค่าในคอลัมน์เหล่านี้ไม่ควรมีอิทธิพลต่อการตัดสินใจของลูกค้าในการออกจากธนาคาร

เหตุการณ์การปิดบัญชีธนาคารของลูกค้าจะกําหนดการเลิกใช้บริการสําหรับลูกค้านั้น คอลัมน์ชุดข้อมูล Exited อ้างอิงถึงการละทิ้งลูกค้า เนื่องจากเรามีบริบทเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับแอตทริบิวต์เหล่านี้ เราจึงไม่ต้องการข้อมูลพื้นหลังเกี่ยวกับชุดข้อมูล เราต้องการทําความเข้าใจว่าแอตทริบิวต์เหล่านี้มีส่วนร่วมใน Exited สถานะอย่างไร

จากลูกค้า 10,000 รายเหล่านั้น มีลูกค้าเพียง 2037 รายเท่านั้น (ประมาณ 20%) ออกจากธนาคาร เนื่องจากอัตราส่วนความไม่สมดุลของคลาส เราขอแนะนําให้สร้างข้อมูลสังเคราะห์ ความแม่นยําของเมทริกซ์ความสับสนอาจไม่เกี่ยวข้องกันสําหรับการจําแนกประเภทที่ไม่สมดุล เราอาจต้องการวัดความแม่นยําโดยใช้พื้นที่ภายใต้เส้นโค้งการเรียกคืนความแม่นยํา (AUPRC)

• ตารางนี้แสดงตัวอย่างของ churn.csv ข้อมูล:

รหัสลูกค้า (CustomerID)	นามสกุล	CreditScore	ภูมิศาสตร์	เพศ	อายุ	อายุงาน	ยอดดุล	NumOfProducts	HasCrCard	IsActiveMember	ประมาณเงินเดือน	ออกแล้ว
15634602	ฮาร์กราฟ	619	ฝรั่งเศส	เพศหญิง	42	2	0.00	1	1	1	101348.88	1
15647311	ฮิลล์	608	สเปน	เพศหญิง	41	1	83807.86	1	0	1	112542.58	0

ดาวน์โหลดชุดข้อมูลและอัปโหลดไปยัง lakehouse

กําหนดพารามิเตอร์เหล่านี้เพื่อให้คุณสามารถใช้สมุดบันทึกนี้กับชุดข้อมูลที่แตกต่างกันได้:

IS_CUSTOM_DATA = False  # If TRUE, the dataset has to be uploaded manually

IS_SAMPLE = False  # If TRUE, use only SAMPLE_ROWS of data for training; otherwise, use all data
SAMPLE_ROWS = 5000  # If IS_SAMPLE is True, use only this number of rows for training

DATA_ROOT = "/lakehouse/default"
DATA_FOLDER = "Files/churn"  # Folder with data files
DATA_FILE = "churn.csv"  # Data file name

รหัสนี้จะดาวน์โหลดเวอร์ชันสาธารณะของชุดข้อมูล และจากนั้นจัดเก็บชุดข้อมูลนั้นในแฟบริคเลคเฮ้าส์:

import os, requests
if not IS_CUSTOM_DATA:
# With an Azure Synapse Analytics blob, this can be done in one line

# Download demo data files into the lakehouse if they don't exist
    remote_url = "https://synapseaisolutionsa.blob.core.windows.net/public/bankcustomerchurn"
    file_list = ["churn.csv"]
    download_path = "/lakehouse/default/Files/churn/raw"

    if not os.path.exists("/lakehouse/default"):
        raise FileNotFoundError(
            "Default lakehouse not found, please add a lakehouse and restart the session."
        )
    os.makedirs(download_path, exist_ok=True)
    for fname in file_list:
        if not os.path.exists(f"{download_path}/{fname}"):
            r = requests.get(f"{remote_url}/{fname}", timeout=30)
            with open(f"{download_path}/{fname}", "wb") as f:
                f.write(r.content)
    print("Downloaded demo data files into lakehouse.")

เริ่มการบันทึกเวลาที่จําเป็นในการเรียกใช้สมุดบันทึก:

# Record the notebook running time
import time

ts = time.time()

อ่านข้อมูลดิบจากเลคเฮ้าส์

รหัสนี้อ่านข้อมูลดิบจากส่วน ไฟล์ ของเลคเฮ้าส์ และเพิ่มคอลัมน์เพิ่มเติมสําหรับส่วนวันที่ที่แตกต่างกัน การสร้างตารางส่วนที่แตกต่างที่มีการแบ่งพาร์ติชันจะใช้ข้อมูลนี้

df = (
    spark.read.option("header", True)
    .option("inferSchema", True)
    .csv("Files/churn/raw/churn.csv")
    .cache()
)

สร้าง DataFrame ของ pandas จากชุดข้อมูล

รหัสนี้แปลง Spark DataFrame เป็น Pandas DataFrame เพื่อการประมวลผลและการแสดงภาพที่ง่ายขึ้น:

df = df.toPandas()

ขั้นตอนที่ 3: ดําเนินการวิเคราะห์ข้อมูลเชิงสํารวจ

แสดงข้อมูลดิบ

สํารวจข้อมูลดิบด้วย displayคํานวณสถิติพื้นฐานบางอย่าง และแสดงมุมมองแผนภูมิ ก่อนอื่น คุณต้องนําเข้าไลบรารีที่จําเป็นสําหรับการแสดงภาพข้อมูล - ตัวอย่างเช่น seaborn Seaborn เป็นไลบรารีการแสดงภาพข้อมูล Python และมีอินเทอร์เฟซระดับสูงเพื่อสร้างวิชวลบน dataframes และอาร์เรย์

import seaborn as sns
sns.set_theme(style="whitegrid", palette="tab10", rc = {'figure.figsize':(9,6)})
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.ticker as mticker
from matplotlib import rc, rcParams
import numpy as np
import pandas as pd
import itertools

display(df, summary=True)

ใช้ Data Wrangler เพื่อดําเนินการทําความสะอาดข้อมูลเริ่มต้น

เปิดใช้ Data Wrangler โดยตรงจากสมุดบันทึกเพื่อสํารวจและแปลงกรอบข้อมูลของ pandas ที่แถบเครื่องมือริบบ อนสมุดบันทึก แท็บข้อมูล ใช้พร้อมท์รายการดรอปดาวน์ Data Wrangler เพื่อเรียกดู DataFrame ของ pandas ที่เปิดใช้งานซึ่งพร้อมสําหรับการแก้ไข เลือก DataFrame ที่คุณต้องการเปิดใน Data Wrangler

หลังจากเปิดใช้งาน Data Wrangler ภาพรวมเชิงพรรณนาของแผงข้อมูลจะถูกสร้างขึ้น ดังที่แสดงในภาพต่อไปนี้ ภาพรวมประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับขนาดของ DataFrame ค่าที่ขาดหายไป และอื่น ๆ คุณสามารถใช้ Data Wrangler เพื่อสร้างสคริปต์เพื่อวางแถวที่มีค่าที่ขาดหายไป แถวที่ซ้ํากัน และคอลัมน์ที่มีชื่อเฉพาะ จากนั้น คุณสามารถคัดลอกสคริปต์ลงในเซลล์ เซลล์ถัดไปแสดงสคริปต์ที่คัดลอก

def clean_data(df):
    # Drop rows with missing data across all columns
    df.dropna(inplace=True)
    # Drop duplicate rows in columns: 'RowNumber', 'CustomerId'
    df.drop_duplicates(subset=['RowNumber', 'CustomerId'], inplace=True)
    # Drop columns: 'RowNumber', 'CustomerId', 'Surname'
    df.drop(columns=['RowNumber', 'CustomerId', 'Surname'], inplace=True)
    return df

df_clean = clean_data(df.copy())

กําหนดแอตทริบิวต์

รหัสนี้กําหนดแอตทริบิวต์จัดกลุ่ม ตัวเลข และเป้าหมาย:

# Determine the dependent (target) attribute
dependent_variable_name = "Exited"
print(dependent_variable_name)
# Determine the categorical attributes
categorical_variables = [col for col in df_clean.columns if col in "O"
                        or df_clean[col].nunique() <=5
                        and col not in "Exited"]
print(categorical_variables)
# Determine the numerical attributes
numeric_variables = [col for col in df_clean.columns if df_clean[col].dtype != "object"
                        and df_clean[col].nunique() >5]
print(numeric_variables)

แสดงสรุปตัวเลขห้าตัว

ใช้การลงจุดกล่องเพื่อแสดงสรุปจํานวนห้าตัว

• คะแนนต่ําสุด
• ควอร์ไทล์แรก
• มัธยฐาน
• ควอร์ไทล์ที่สาม
• คะแนนสูงสุด

สําหรับแอตทริบิวต์ตัวเลข

df_num_cols = df_clean[numeric_variables]
sns.set(font_scale = 0.7) 
fig, axes = plt.subplots(nrows = 2, ncols = 3, gridspec_kw =  dict(hspace=0.3), figsize = (17,8))
fig.tight_layout()
for ax,col in zip(axes.flatten(), df_num_cols.columns):
    sns.boxplot(x = df_num_cols[col], color='green', ax = ax)
# fig.suptitle('visualize and compare the distribution and central tendency of numerical attributes', color = 'k', fontsize = 12)
fig.delaxes(axes[1,2])

แสดงการกระจายของลูกค้าที่ออกจากงานและลูกค้าที่ไม่อยู่

แสดงการกระจายของลูกค้าที่ถูกออกจากระบบเทียบกับลูกค้าที่ไม่ถูกส่งออกทั่วทั้งแอตทริบิวต์ประเภท:

attr_list = ['Geography', 'Gender', 'HasCrCard', 'IsActiveMember', 'NumOfProducts', 'Tenure']
fig, axarr = plt.subplots(2, 3, figsize=(15, 4))
for ind, item in enumerate (attr_list):
    sns.countplot(x = item, hue = 'Exited', data = df_clean, ax = axarr[ind%2][ind//2])
fig.subplots_adjust(hspace=0.7)

แสดงการกระจายของแอตทริบิวต์ตัวเลข

ใช้ฮิสโทแกรมเพื่อแสดงการกระจายความถี่ของแอตทริบิวต์ตัวเลข:

columns = df_num_cols.columns[: len(df_num_cols.columns)]
fig = plt.figure()
fig.set_size_inches(18, 8)
length = len(columns)
for i,j in itertools.zip_longest(columns, range(length)):
    plt.subplot((length // 2), 3, j+1)
    plt.subplots_adjust(wspace = 0.2, hspace = 0.5)
    df_num_cols[i].hist(bins = 20, edgecolor = 'black')
    plt.title(i)
# fig = fig.suptitle('distribution of numerical attributes', color = 'r' ,fontsize = 14)
plt.show()

ดําเนินการวิศวกรรมคุณลักษณะ

วิศวกรรมคุณลักษณะนี้สร้างแอตทริบิวต์ใหม่ตามแอตทริบิวต์ปัจจุบัน:

df_clean["NewTenure"] = df_clean["Tenure"]/df_clean["Age"]
df_clean["NewCreditsScore"] = pd.qcut(df_clean['CreditScore'], 6, labels = [1, 2, 3, 4, 5, 6])
df_clean["NewAgeScore"] = pd.qcut(df_clean['Age'], 8, labels = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8])
df_clean["NewBalanceScore"] = pd.qcut(df_clean['Balance'].rank(method="first"), 5, labels = [1, 2, 3, 4, 5])
df_clean["NewEstSalaryScore"] = pd.qcut(df_clean['EstimatedSalary'], 10, labels = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10])

ใช้ Data Wrangler เพื่อดําเนินการเข้ารหัสอย่างหนึ่งร้อน

ด้วยขั้นตอนเดียวกันนี้เมื่อต้องการเปิดใช้ Data Wrangler ตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ ให้ใช้ Data Wrangler เพื่อดําเนินการเข้ารหัสแบบหนึ่งร้อน เซลล์นี้แสดงสคริปต์ที่สร้างที่คัดลอกสําหรับการเข้ารหัสอย่างหนึ่งที่กําลังร้อน:

df_clean = pd.get_dummies(df_clean, columns=['Geography', 'Gender'])

สร้างตารางส่วนที่แตกต่างเพื่อสร้างรายงาน Power BI

table_name = "df_clean"
# Create a PySpark DataFrame from pandas
sparkDF=spark.createDataFrame(df_clean) 
sparkDF.write.mode("overwrite").format("delta").save(f"Tables/{table_name}")
print(f"Spark DataFrame saved to delta table: {table_name}")

ข้อมูลสรุปของการสังเกตการณ์จากการวิเคราะห์ข้อมูลการสํารวจ

• ลูกค้าส่วนใหญ่มาจากฝรั่งเศส สเปนมีอัตราการเลิกใช้บริการต่ําสุดเมื่อเทียบกับฝรั่งเศสและเยอรมนี
• ลูกค้าส่วนใหญ่มีบัตรเครดิต
• ลูกค้าบางรายอายุเกิน 60 ปีและมีคะแนนเครดิตต่ํากว่า 400 อย่างไรก็ตามไม่สามารถถือว่าเป็นค่าผิดปกติได้
• ลูกค้าน้อยมากมีผลิตภัณฑ์ธนาคารมากกว่าสองรายการ
• ลูกค้าที่ไม่ได้ใช้งานมีอัตราการเลิกใช้บริการที่สูงขึ้น
• เพศและระยะเวลาการครอบครองมีผลกระทบต่อการตัดสินใจของลูกค้าเล็กน้อยในการปิดบัญชีธนาคาร

ขั้นตอนที่ 4: ดําเนินการฝึกอบรมและติดตามแบบจําลอง

ด้วยข้อมูลที่มีอยู่ ตอนนี้คุณสามารถกําหนดแบบจําลองได้แล้ว ใช้แบบจําลองฟอเรสต์แบบสุ่มและ LightGBM ในสมุดบันทึกนี้

ใช้ไลบรารี scikit-learn และ LightGBM เพื่อใช้แบบจําลองที่มีโค้ดสองถึงสามบรรทัด นอกจากนี้ ใช้ MLfLow และ Fabric Autologging เพื่อติดตามการทดลอง

ตัวอย่างรหัสนี้จะโหลดตารางเดลต้าจากเลคเฮาส์ คุณสามารถใช้ตารางเดลต้าอื่น ๆ ที่ตนเองใช้เลคเฮาส์เป็นแหล่งข้อมูลได้

SEED = 12345
df_clean = spark.read.format("delta").load("Tables/df_clean").toPandas()

สร้างการทดลองสําหรับการติดตามและการบันทึกแบบจําลองโดยใช้ MLflow

ส่วนนี้แสดงวิธีการสร้างการทดลอง และระบุแบบจําลองและพารามิเตอร์การฝึกอบรมและเมตริกการให้คะแนน นอกจากนี้ยังแสดงวิธีการฝึกแบบจําลอง บันทึกแบบจําลอง และบันทึกแบบจําลองที่ได้รับการฝึกไว้สําหรับการใช้งานในภายหลัง

import mlflow

# Set up the experiment name
EXPERIMENT_NAME = "sample-bank-churn-experiment"  # MLflow experiment name

การล็อกอัตโนมัติจะจับทั้งค่าพารามิเตอร์อินพุตและเมตริกเอาต์พุตของแบบจําลองการเรียนรู้ของเครื่องโดยอัตโนมัติตามแบบจําลองที่ได้รับการฝึกไว้ ข้อมูลนี้จะถูกบันทึกไปยังพื้นที่ทํางานของคุณที่ MLflow API หรือการทดลองที่สอดคล้องกันในพื้นที่ทํางานของคุณสามารถเข้าถึงและแสดงภาพได้

เมื่อเสร็จสิ้น การทดลองของคุณจะคล้ายกับรูปภาพนี้:

การทดลองทั้งหมดที่มีชื่อที่เกี่ยวข้องจะถูกบันทึก และคุณสามารถติดตามพารามิเตอร์และเมตริกประสิทธิภาพการทํางานได้ เมื่อต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ autologging ดู Autologging ใน Microsoft Fabric

ตั้งค่าข้อกําหนดการทดลองและการบันทึกอัตโนมัติ

mlflow.set_experiment(EXPERIMENT_NAME) # Use a date stamp to append to the experiment
mlflow.autolog(exclusive=False)

นําเข้า scikit-learn และ LightGBM

# Import the required libraries for model training
from sklearn.model_selection import train_test_split
from lightgbm import LGBMClassifier
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
from sklearn.metrics import accuracy_score, f1_score, precision_score, confusion_matrix, recall_score, roc_auc_score, classification_report

เตรียมการฝึกอบรมและทดสอบชุดข้อมูล

y = df_clean["Exited"]
X = df_clean.drop("Exited",axis=1)
# Train/test separation
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.20, random_state=SEED)

นํา SMOTE ไปใช้กับข้อมูลการฝึก

การจัดประเภทแบบไม่สมดุลมีปัญหาเนื่องจากมีตัวอย่างน้อยเกินไปของคลาสน้อยสําหรับแบบจําลองเพื่อเรียนรู้ขอบเขตการตัดสินใจอย่างมีประสิทธิภาพ ในการจัดการกับปัญหานี้ เทคนิคการสุ่มตัวอย่างเล็กน้อยสังเคราะห์ (SMOTE) เป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการสังเคราะห์ตัวอย่างใหม่สําหรับระดับเล็กน้อย เข้าถึง SMOTE ด้วย imblearn ไลบรารีที่คุณติดตั้งในขั้นตอนที่ 1

ใช้ SMOTE กับชุดข้อมูลการฝึกอบรมเท่านั้น คุณต้องออกจากชุดข้อมูลทดสอบในการกระจายแบบไม่สมดุลเดิม เพื่อให้ได้ประมาณประสิทธิภาพของแบบจําลองที่ถูกต้องบนข้อมูลต้นฉบับ การทดลองนี้แสดงถึงสถานการณ์ในการผลิต

from collections import Counter
from imblearn.over_sampling import SMOTE

sm = SMOTE(random_state=SEED)
X_res, y_res = sm.fit_resample(X_train, y_train)
new_train = pd.concat([X_res, y_res], axis=1)

สําหรับข้อมูลเพิ่มเติม ดู SMOTE และ จากการสุ่มตัวอย่างมากกว่าไปยัง SMOTE และ ADASYN เว็บไซต์ imbalanced-learn โฮสต์ทรัพยากรเหล่านี้

ฝึกแบบจำลอง

ใช้ฟอเรสต์แบบสุ่มเพื่อฝึกแบบจําลองด้วยความลึกสูงสุดสี่รายการ และด้วยฟีเจอร์สี่รายการ:

mlflow.sklearn.autolog(registered_model_name='rfc1_sm')  # Register the trained model with autologging
rfc1_sm = RandomForestClassifier(max_depth=4, max_features=4, min_samples_split=3, random_state=1) # Pass hyperparameters
with mlflow.start_run(run_name="rfc1_sm") as run:
    rfc1_sm_run_id = run.info.run_id # Capture run_id for model prediction later
    print("run_id: {}; status: {}".format(rfc1_sm_run_id, run.info.status))
    # rfc1.fit(X_train,y_train) # Imbalanced training data
    rfc1_sm.fit(X_res, y_res.ravel()) # Balanced training data
    rfc1_sm.score(X_test, y_test)
    y_pred = rfc1_sm.predict(X_test)
    cr_rfc1_sm = classification_report(y_test, y_pred)
    cm_rfc1_sm = confusion_matrix(y_test, y_pred)
    roc_auc_rfc1_sm = roc_auc_score(y_res, rfc1_sm.predict_proba(X_res)[:, 1])

ใช้ฟอเรสต์แบบสุ่มเพื่อฝึกแบบจําลอง ให้ความลึกสูงสุดแปดตัว และหกคุณลักษณะ:

mlflow.sklearn.autolog(registered_model_name='rfc2_sm')  # Register the trained model with autologging
rfc2_sm = RandomForestClassifier(max_depth=8, max_features=6, min_samples_split=3, random_state=1) # Pass hyperparameters
with mlflow.start_run(run_name="rfc2_sm") as run:
    rfc2_sm_run_id = run.info.run_id # Capture run_id for model prediction later
    print("run_id: {}; status: {}".format(rfc2_sm_run_id, run.info.status))
    # rfc2.fit(X_train,y_train) # Imbalanced training data
    rfc2_sm.fit(X_res, y_res.ravel()) # Balanced training data
    rfc2_sm.score(X_test, y_test)
    y_pred = rfc2_sm.predict(X_test)
    cr_rfc2_sm = classification_report(y_test, y_pred)
    cm_rfc2_sm = confusion_matrix(y_test, y_pred)
    roc_auc_rfc2_sm = roc_auc_score(y_res, rfc2_sm.predict_proba(X_res)[:, 1])

ฝึกแบบจําลองด้วย LightGBM:

# lgbm_model
mlflow.lightgbm.autolog(registered_model_name='lgbm_sm')  # Register the trained model with autologging
lgbm_sm_model = LGBMClassifier(learning_rate = 0.07, 
                        max_delta_step = 2, 
                        n_estimators = 100,
                        max_depth = 10, 
                        eval_metric = "logloss", 
                        objective='binary', 
                        random_state=42)

with mlflow.start_run(run_name="lgbm_sm") as run:
    lgbm1_sm_run_id = run.info.run_id # Capture run_id for model prediction later
    # lgbm_sm_model.fit(X_train,y_train) # Imbalanced training data
    lgbm_sm_model.fit(X_res, y_res.ravel()) # Balanced training data
    y_pred = lgbm_sm_model.predict(X_test)
    accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred)
    cr_lgbm_sm = classification_report(y_test, y_pred)
    cm_lgbm_sm = confusion_matrix(y_test, y_pred)
    roc_auc_lgbm_sm = roc_auc_score(y_res, lgbm_sm_model.predict_proba(X_res)[:, 1])

ดูวัตถุทดลองเพื่อติดตามประสิทธิภาพของแบบจําลอง

การเรียกใช้การทดลองจะถูกบันทึกไว้ในอาร์ติแฟกตการทดลองโดยอัตโนมัติ คุณสามารถค้นหาวัตถุนั้นในพื้นที่ทํางานได้ ชื่อวัตถุจะยึดตามชื่อที่ใช้ในการตั้งค่าการทดลอง แบบจําลองที่ได้รับการฝึกทั้งหมด การเรียกใช้ เมตริกประสิทธิภาพการทํางาน และพารามิเตอร์แบบจําลองจะถูกบันทึกไว้ในหน้าการทดสอบ

วิธีดูการทดลองของคุณ:

1. บนแผงด้านซ้าย ให้เลือกพื้นที่ทํางานของคุณ
2. ค้นหาและเลือกชื่อการทดลอง ในกรณีนี้ คือ sample-bank-churn-experiment

ขั้นตอนที่ 5: ประเมินและบันทึกแบบจําลองการเรียนรู้ของเครื่องขั้นสุดท้าย

เปิดการทดสอบที่บันทึกไว้จากพื้นที่ทํางานเพื่อเลือกและบันทึกแบบจําลองที่ดีที่สุด:

# Define run_uri to fetch the model
# MLflow client: mlflow.model.url, list model
load_model_rfc1_sm = mlflow.sklearn.load_model(f"runs:/{rfc1_sm_run_id}/model")
load_model_rfc2_sm = mlflow.sklearn.load_model(f"runs:/{rfc2_sm_run_id}/model")
load_model_lgbm1_sm = mlflow.lightgbm.load_model(f"runs:/{lgbm1_sm_run_id}/model")

ประเมินประสิทธิภาพของแบบจําลองที่บันทึกไว้ในชุดข้อมูลทดสอบ

ypred_rfc1_sm = load_model_rfc1_sm.predict(X_test) # Random forest with maximum depth of 4 and 4 features
ypred_rfc2_sm = load_model_rfc2_sm.predict(X_test) # Random forest with maximum depth of 8 and 6 features
ypred_lgbm1_sm = load_model_lgbm1_sm.predict(X_test) # LightGBM

แสดงค่าบวก/ลบจริง/เท็จโดยใช้เมทริกซ์ความสับสน

ในการประเมินความแม่นยําของการจัดประเภท สร้างสคริปต์ที่ลงจุดเมทริกซ์ความสับสน คุณยังสามารถลงจุดเมทริกซ์ความสับสนโดยใช้เครื่องมือ SynapseML ดังที่แสดงใน ตัวอย่างการตรวจหาการฉ้อโกงได้

def plot_confusion_matrix(cm, classes,
                          normalize=False,
                          title='Confusion matrix',
                          cmap=plt.cm.Blues):
    print(cm)
    plt.figure(figsize=(4,4))
    plt.rcParams.update({'font.size': 10})
    plt.imshow(cm, interpolation='nearest', cmap=cmap)
    plt.title(title)
    plt.colorbar()
    tick_marks = np.arange(len(classes))
    plt.xticks(tick_marks, classes, rotation=45, color="blue")
    plt.yticks(tick_marks, classes, color="blue")

    fmt = '.2f' if normalize else 'd'
    thresh = cm.max() / 2.
    for i, j in itertools.product(range(cm.shape[0]), range(cm.shape[1])):
        plt.text(j, i, format(cm[i, j], fmt),
                 horizontalalignment="center",
                 color="red" if cm[i, j] > thresh else "black")

    plt.tight_layout()
    plt.ylabel('True label')
    plt.xlabel('Predicted label')

สร้างเมทริกซ์ความสับสนสําหรับตัวจําแนกประเภทฟอเรสต์แบบสุ่ม โดยให้ความลึกสูงสุดสี่รายการ ด้วยสี่คุณลักษณะ:

cfm = confusion_matrix(y_test, y_pred=ypred_rfc1_sm)
plot_confusion_matrix(cfm, classes=['Non Churn','Churn'],
                      title='Random Forest with max depth of 4')
tn, fp, fn, tp = cfm.ravel()

สร้างเมทริกซ์ความสับสนสําหรับตัวจําแนกประเภทฟอเรสต์แบบสุ่มที่มีความลึกสูงสุดแปดตัว ด้วยคุณลักษณะหกประการ:

cfm = confusion_matrix(y_test, y_pred=ypred_rfc2_sm)
plot_confusion_matrix(cfm, classes=['Non Churn','Churn'],
                      title='Random Forest with max depth of 8')
tn, fp, fn, tp = cfm.ravel()

สร้างเมทริกซ์ความสับสนสําหรับ LightGBM:

cfm = confusion_matrix(y_test, y_pred=ypred_lgbm1_sm)
plot_confusion_matrix(cfm, classes=['Non Churn','Churn'],
                      title='LightGBM')
tn, fp, fn, tp = cfm.ravel()

บันทึกผลลัพธ์สําหรับ Power BI

บันทึกเฟรมส่วนที่แตกต่างไปยังเลคเฮ้าส์เพื่อย้ายผลลัพธ์การคาดการณ์แบบจําลองไปยังการแสดงภาพ Power BI

df_pred = X_test.copy()
df_pred['y_test'] = y_test
df_pred['ypred_rfc1_sm'] = ypred_rfc1_sm
df_pred['ypred_rfc2_sm'] =ypred_rfc2_sm
df_pred['ypred_lgbm1_sm'] = ypred_lgbm1_sm
table_name = "df_pred_results"
sparkDF=spark.createDataFrame(df_pred)
sparkDF.write.mode("overwrite").format("delta").option("overwriteSchema", "true").save(f"Tables/{table_name}")
print(f"Spark DataFrame saved to delta table: {table_name}")

ขั้นตอนที่ 6: เข้าถึงการแสดงภาพใน Power BI

เข้าถึงตารางที่บันทึกไว้ใน Power BI:

1. ทางด้านซ้าย ให้เลือก ฮับข้อมูล OneLake
2. เลือกเลคเฮ้าส์ที่คุณเพิ่มลงในสมุดบันทึกนี้
3. ในส่วน เปิดเลคเฮ้าส์ นี้ เลือก เปิด
4. บนริบบอน ให้เลือก แบบจําลองความหมายใหม่ เลือก df_pred_resultsจากนั้นเลือก ดําเนินการต่อ เพื่อสร้างแบบจําลองความหมาย Power BI ใหม่ที่เชื่อมโยงกับการคาดการณ์
5. เลือก รายงาน ใหม่ จากเครื่องมือที่ด้านบนของหน้าแบบจําลองเชิงความหมาย เพื่อเปิดหน้าการเขียนรายงาน Power BI

สกรีนช็อตต่อไปนี้แสดงตัวอย่างการแสดงภาพ แผงข้อมูลแสดงตารางและคอลัมน์ delta เพื่อเลือกจากตาราง หลังจากเลือกประเภทที่เหมาะสม (x) และแกนค่า (y) คุณสามารถเลือกตัวกรองและฟังก์ชัน - ตัวอย่างเช่น ผลรวมหรือค่าเฉลี่ยของคอลัมน์ตาราง

อย่างไรก็ตาม สําหรับกรณีใช้งานที่ลูกค้าเลิกใช้บริการจริง ผู้ใช้อาจต้องมีชุดข้อกําหนดของการแสดงภาพข้อมูลอย่างละเอียดยิ่งขึ้นเพื่อสร้าง โดยขึ้นอยู่กับความเชี่ยวชาญเฉพาะเรื่อง และสิ่งที่ทีมวิเคราะห์บริษัทและธุรกิจ และบริษัทได้กําหนดมาตรฐานเป็นเมตริก

รายงาน Power BI แสดงให้เห็นว่าลูกค้าที่ใช้ผลิตภัณฑ์ธนาคารมากกว่าสองรายการมีอัตราการเลิกใช้บริการที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตาม ลูกค้าเพียงไม่กี่รายมีผลิตภัณฑ์มากกว่าสองรายการ (ดูการลงจุดในบานหน้าต่างด้านล่างซ้าย) ธนาคารควรรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติม แต่ควรตรวจสอบคุณสมบัติอื่น ๆ ที่สัมพันธ์กับผลิตภัณฑ์เพิ่มเติม

ลูกค้าของธนาคารในประเทศเยอรมนีมีอัตราการเลิกใช้บริการที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับลูกค้าในฝรั่งเศสและสเปน (ดูการลงจุดในบานหน้าต่างด้านล่างขวา) จากผลลัพธ์ของรายงาน การตรวจสอบปัจจัยที่สนับสนุนให้ลูกค้าออกจากงานอาจช่วยได้

มีลูกค้าที่มีอายุกลางมากขึ้น (ระหว่าง 25 ถึง 45) ลูกค้าระหว่าง 45 ถึง 60 มีแนวโน้มที่จะออกจากที่นี่มากขึ้น

ในที่สุดลูกค้าที่มีคะแนนเครดิตต่ํากว่ามีแนวโน้มที่จะออกจากธนาคารสําหรับสถาบันการเงินอื่น ๆ ธนาคารควรสํารวจวิธีที่จะส่งเสริมให้ลูกค้ามีคะแนนเครดิตที่ต่ํากว่าและยอดคงเหลือบัญชีเพื่ออยู่กับธนาคาร

# Determine the entire runtime
print(f"Full run cost {int(time.time() - ts)} seconds.")

เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง

• แบบจําลองการเรียนรู้ของเครื่องใน Microsoft Fabric
• ฝึกแบบจําลองการเรียนรู้ของเครื่อง
• การทดลองการเรียนรู้ของเครื่องใน Microsoft Fabric