# การนิยามวิทยาศาสตร์ข้อมูล | ![ สเก็ตโน้ตโดย [(@sketchthedocs)](https://sketchthedocs.dev) ](../../sketchnotes/01-Definitions.png) | | :----------------------------------------------------------------------------------------------------: | | การนิยามวิทยาศาสตร์ข้อมูล - _สเก็ตโน้ตโดย [@nitya](https://twitter.com/nitya)_ | --- [![วิดีโอการนิยามวิทยาศาสตร์ข้อมูล](../../../../translated_images/th/video-def-ds.6623ee2392ef1abf.webp)](https://youtu.be/beZ7Mb_oz9I) ## [แบบทดสอบก่อนการบรรยาย](https://ff-quizzes.netlify.app/en/ds/quiz/0) ## ข้อมูลคืออะไร? ในชีวิตประจำวันของเรา เราถูกล้อมรอบด้วยข้อมูลอยู่ตลอดเวลา ข้อความที่คุณกำลังอ่านอยู่นี้ก็เป็นข้อมูล รายชื่อเบอร์โทรศัพท์ของเพื่อนในสมาร์ทโฟนของคุณก็เป็นข้อมูล เช่นเดียวกับเวลาปัจจุบันที่แสดงบนหน้าปัดนาฬิกา ในฐานะมนุษย์ เรามักจะจัดการกับข้อมูลโดยธรรมชาติ เช่น การนับเงินที่เรามี หรือการเขียนจดหมายถึงเพื่อน อย่างไรก็ตาม ข้อมูลกลับมีความสำคัญมากขึ้นเมื่อมีการสร้างคอมพิวเตอร์ขึ้นมา หน้าที่หลักของคอมพิวเตอร์คือการคำนวณ แต่พวกมันต้องการข้อมูลเพื่อทำงาน ดังนั้นเราจึงต้องเข้าใจว่าคอมพิวเตอร์จัดเก็บและประมวลผลข้อมูลอย่างไร เมื่ออินเทอร์เน็ตเกิดขึ้น บทบาทของคอมพิวเตอร์ในฐานะอุปกรณ์จัดการข้อมูลก็เพิ่มขึ้น หากคุณลองคิดดู เราใช้คอมพิวเตอร์มากขึ้นเรื่อย ๆ ในการประมวลผลและสื่อสารข้อมูล มากกว่าการคำนวณจริง ๆ เมื่อเราส่งอีเมลถึงเพื่อน หรือค้นหาข้อมูลในอินเทอร์เน็ต เรากำลังสร้าง จัดเก็บ ส่ง และจัดการข้อมูล > คุณจำครั้งสุดท้ายที่คุณใช้คอมพิวเตอร์เพื่อคำนวณอะไรบางอย่างได้ไหม? ## วิทยาศาสตร์ข้อมูลคืออะไร? ใน [Wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/Data_science) **วิทยาศาสตร์ข้อมูล** ถูกนิยามว่าเป็น *สาขาวิทยาศาสตร์ที่ใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์เพื่อดึงความรู้และข้อมูลเชิงลึกจากข้อมูลที่มีโครงสร้างและไม่มีโครงสร้าง และนำความรู้และข้อมูลเชิงลึกที่สามารถนำไปปฏิบัติได้จากข้อมูลไปใช้ในหลากหลายโดเมนการใช้งาน* คำจำกัดความนี้เน้นถึงแง่มุมสำคัญของวิทยาศาสตร์ข้อมูลดังนี้: * เป้าหมายหลักของวิทยาศาสตร์ข้อมูลคือการ **ดึงความรู้** จากข้อมูล หรือพูดอีกอย่างคือการ **เข้าใจ** ข้อมูล ค้นหาความสัมพันธ์ที่ซ่อนอยู่ และสร้าง **โมเดล** * วิทยาศาสตร์ข้อมูลใช้ **วิธีการทางวิทยาศาสตร์** เช่น ความน่าจะเป็นและสถิติ ในความเป็นจริง เมื่อคำว่า *วิทยาศาสตร์ข้อมูล* ถูกนำมาใช้ครั้งแรก บางคนแย้งว่าวิทยาศาสตร์ข้อมูลเป็นเพียงชื่อใหม่ที่ดูหรูหราสำหรับสถิติ แต่ปัจจุบันเห็นได้ชัดว่าสาขานี้มีความกว้างขวางกว่านั้นมาก * ความรู้ที่ได้รับควรถูกนำไปใช้เพื่อสร้าง **ข้อมูลเชิงลึกที่สามารถนำไปปฏิบัติได้** หรือข้อมูลเชิงปฏิบัติที่สามารถนำไปใช้ในสถานการณ์ทางธุรกิจจริง * เราควรสามารถจัดการกับข้อมูลที่มี **โครงสร้าง** และ **ไม่มีโครงสร้าง** ได้ เราจะกลับมาพูดถึงประเภทของข้อมูลต่าง ๆ ในภายหลังในหลักสูตรนี้ * **โดเมนการใช้งาน** เป็นแนวคิดที่สำคัญ และนักวิทยาศาสตร์ข้อมูลมักต้องมีความเชี่ยวชาญในระดับหนึ่งในโดเมนปัญหา เช่น การเงิน การแพทย์ การตลาด เป็นต้น > อีกแง่มุมที่สำคัญของวิทยาศาสตร์ข้อมูลคือการศึกษาว่าข้อมูลสามารถถูกรวบรวม จัดเก็บ และดำเนินการโดยใช้คอมพิวเตอร์ได้อย่างไร ในขณะที่สถิติให้พื้นฐานทางคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ข้อมูลนำแนวคิดทางคณิตศาสตร์ไปใช้เพื่อดึงข้อมูลเชิงลึกจากข้อมูลจริง หนึ่งในวิธีการ (ที่อ้างถึง [Jim Gray](https://en.wikipedia.org/wiki/Jim_Gray_(computer_scientist))) ในการมองวิทยาศาสตร์ข้อมูลคือการพิจารณาว่าเป็นกระบวนทัศน์แยกต่างหากของวิทยาศาสตร์: * **เชิงประจักษ์** ซึ่งเราพึ่งพาการสังเกตและผลลัพธ์จากการทดลองเป็นหลัก * **เชิงทฤษฎี** ที่แนวคิดใหม่ ๆ เกิดขึ้นจากความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่ * **เชิงคำนวณ** ที่เราค้นพบหลักการใหม่ ๆ จากการทดลองคำนวณบางอย่าง * **ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล** โดยอาศัยการค้นหาความสัมพันธ์และรูปแบบในข้อมูล ## สาขาอื่นที่เกี่ยวข้อง เนื่องจากข้อมูลมีอยู่ทั่วไป วิทยาศาสตร์ข้อมูลจึงเป็นสาขาที่กว้างขวางและเกี่ยวข้องกับหลายสาขาวิชา
ฐานข้อมูล
สิ่งสำคัญคือ วิธีการจัดเก็บ ข้อมูล หรือวิธีการจัดโครงสร้างข้อมูลเพื่อให้สามารถประมวลผลได้เร็วขึ้น มีฐานข้อมูลหลายประเภทที่จัดเก็บข้อมูลที่มีโครงสร้างและไม่มีโครงสร้าง ซึ่ง เราจะพิจารณาในหลักสูตรของเรา
ข้อมูลขนาดใหญ่
บ่อยครั้งที่เราต้องจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลจำนวนมากที่มีโครงสร้างค่อนข้างง่าย มีวิธีการและเครื่องมือพิเศษในการจัดเก็บข้อมูลนั้นในลักษณะกระจายบนคลัสเตอร์คอมพิวเตอร์ และประมวลผลอย่างมีประสิทธิภาพ
การเรียนรู้ของเครื่อง
วิธีหนึ่งในการเข้าใจข้อมูลคือการ สร้างโมเดล ที่สามารถทำนายผลลัพธ์ที่ต้องการได้ การพัฒนาโมเดลจากข้อมูลเรียกว่า การเรียนรู้ของเครื่อง คุณอาจต้องการดู หลักสูตรการเรียนรู้ของเครื่องสำหรับผู้เริ่มต้น เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้
ปัญญาประดิษฐ์
สาขาหนึ่งของการเรียนรู้ของเครื่องที่เรียกว่าปัญญาประดิษฐ์ (AI) ก็อาศัยข้อมูลเช่นกัน และเกี่ยวข้องกับการสร้างโมเดลที่มีความซับซ้อนสูงที่เลียนแบบกระบวนการคิดของมนุษย์ วิธีการ AI มักช่วยให้เราสามารถเปลี่ยนข้อมูลที่ไม่มีโครงสร้าง (เช่น ภาษาธรรมชาติ) ให้เป็นข้อมูลเชิงลึกที่มีโครงสร้าง
การสร้างภาพ
ข้อมูลจำนวนมหาศาลนั้นยากที่จะเข้าใจสำหรับมนุษย์ แต่เมื่อเราสร้างภาพที่มีประโยชน์จากข้อมูลนั้น เราสามารถเข้าใจข้อมูลได้มากขึ้น และสรุปผลบางอย่างได้ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องรู้วิธีการสร้างภาพข้อมูลหลายรูปแบบ - สิ่งที่เราจะครอบคลุมใน ส่วนที่ 3 ของหลักสูตรของเรา สาขาที่เกี่ยวข้องยังรวมถึง อินโฟกราฟิก และ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ โดยทั่วไป
## ประเภทของข้อมูล ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว ข้อมูลมีอยู่ทุกที่ เราเพียงแค่ต้องจับมันให้ถูกวิธี! การแยกแยะระหว่างข้อมูลที่มี **โครงสร้าง** และ **ไม่มีโครงสร้าง** เป็นสิ่งที่มีประโยชน์ ข้อมูลที่มีโครงสร้างมักจะถูกนำเสนอในรูปแบบที่มีโครงสร้างดี เช่น ตารางหรือจำนวนตาราง ในขณะที่ข้อมูลที่ไม่มีโครงสร้างเป็นเพียงการรวบรวมไฟล์ บางครั้งเรายังสามารถพูดถึงข้อมูลที่มี **กึ่งโครงสร้าง** ซึ่งมีโครงสร้างบางอย่างที่อาจแตกต่างกันอย่างมาก | มีโครงสร้าง | กึ่งโครงสร้าง | ไม่มีโครงสร้าง | | ---------------------------------------------------------------------------- | ---------------------------------------------------------------------------------------------- | --------------------------------------- | | รายชื่อคนพร้อมเบอร์โทรศัพท์ของพวกเขา | หน้า Wikipedia พร้อมลิงก์ | ข้อความของสารานุกรม Britannica | | อุณหภูมิในทุกห้องของอาคารทุกนาทีในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา | การรวบรวมเอกสารวิชาการในรูปแบบ JSON พร้อมผู้เขียน วันที่เผยแพร่ และบทคัดย่อ | การแชร์ไฟล์ที่มีเอกสารขององค์กร | | ข้อมูลอายุและเพศของทุกคนที่เข้ามาในอาคาร | หน้าอินเทอร์เน็ต | วิดีโอดิบจากกล้องวงจรปิด | ## แหล่งข้อมูล มีแหล่งข้อมูลที่เป็นไปได้มากมาย และมันจะเป็นไปไม่ได้ที่จะระบุทั้งหมด! อย่างไรก็ตาม ลองพูดถึงสถานที่ทั่วไปบางแห่งที่คุณสามารถรับข้อมูลได้: * **มีโครงสร้าง** - **Internet of Things** (IoT) รวมถึงข้อมูลจากเซ็นเซอร์ต่าง ๆ เช่น เซ็นเซอร์อุณหภูมิหรือแรงดัน ให้ข้อมูลที่มีประโยชน์มากมาย ตัวอย่างเช่น หากอาคารสำนักงานติดตั้งเซ็นเซอร์ IoT เราสามารถควบคุมการทำความร้อนและแสงสว่างโดยอัตโนมัติเพื่อลดค่าใช้จ่าย - **แบบสำรวจ** ที่เราขอให้ผู้ใช้กรอกหลังการซื้อ หรือหลังจากเยี่ยมชมเว็บไซต์ - **การวิเคราะห์พฤติกรรม** สามารถช่วยให้เราเข้าใจว่าผู้ใช้เข้าไปในเว็บไซต์ลึกแค่ไหน และเหตุผลทั่วไปที่ทำให้ผู้ใช้ละทิ้งเว็บไซต์ * **ไม่มีโครงสร้าง** - **ข้อความ** สามารถเป็นแหล่งข้อมูลเชิงลึกที่ดี เช่น **คะแนนความรู้สึกโดยรวม** หรือการดึงคำสำคัญและความหมายเชิงความหมาย - **ภาพ** หรือ **วิดีโอ** วิดีโอจากกล้องวงจรปิดสามารถใช้เพื่อประเมินการจราจรบนถนน และแจ้งเตือนผู้คนเกี่ยวกับการจราจรติดขัดที่อาจเกิดขึ้น - **บันทึกเซิร์ฟเวอร์เว็บ** สามารถใช้เพื่อทำความเข้าใจว่าหน้าใดของเว็บไซต์ของเราถูกเยี่ยมชมบ่อยที่สุด และใช้เวลานานแค่ไหน * กึ่งโครงสร้าง - **กราฟเครือข่ายสังคม** สามารถเป็นแหล่งข้อมูลที่ดีเกี่ยวกับบุคลิกภาพของผู้ใช้และประสิทธิภาพที่เป็นไปได้ในการเผยแพร่ข้อมูล - เมื่อเรามีภาพถ่ายจำนวนมากจากงานปาร์ตี้ เราสามารถลองดึงข้อมูล **พลวัตของกลุ่ม** โดยการสร้างกราฟของคนที่ถ่ายภาพร่วมกัน โดยการรู้แหล่งข้อมูลที่เป็นไปได้ต่าง ๆ คุณสามารถลองคิดเกี่ยวกับสถานการณ์ต่าง ๆ ที่เทคนิควิทยาศาสตร์ข้อมูลสามารถนำไปใช้เพื่อเข้าใจสถานการณ์ได้ดีขึ้น และปรับปรุงกระบวนการทางธุรกิจ ## สิ่งที่คุณสามารถทำได้ด้วยข้อมูล ในวิทยาศาสตร์ข้อมูล เรามุ่งเน้นไปที่ขั้นตอนต่อไปนี้ในเส้นทางของข้อมูล:
1) การเก็บข้อมูล
ขั้นตอนแรกคือการรวบรวมข้อมูล ในหลายกรณีอาจเป็นกระบวนการที่ตรงไปตรงมา เช่น ข้อมูลที่เข้าสู่ฐานข้อมูลจากแอปพลิเคชันเว็บ บางครั้งเราจำเป็นต้องใช้เทคนิคพิเศษ ตัวอย่างเช่น ข้อมูลจากเซ็นเซอร์ IoT อาจมีปริมาณมากเกินไป และเป็นการปฏิบัติที่ดีที่จะใช้จุดสิ้นสุดการบัฟเฟอร์ เช่น IoT Hub เพื่อรวบรวมข้อมูลทั้งหมดก่อนการประมวลผลเพิ่มเติม
2) การจัดเก็บข้อมูล
การจัดเก็บข้อมูลอาจเป็นเรื่องท้าทาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเรากำลังพูดถึงข้อมูลขนาดใหญ่ เมื่อพิจารณาว่าจะจัดเก็บข้อมูลอย่างไร ควรคาดการณ์วิธีที่คุณต้องการสอบถามข้อมูลในอนาคต มีหลายวิธีที่ข้อมูลสามารถจัดเก็บได้:
3) การประมวลผลข้อมูล
นี่คือส่วนที่น่าตื่นเต้นที่สุดของเส้นทางข้อมูล ซึ่งเกี่ยวข้องกับการแปลงข้อมูลจากรูปแบบเดิมไปเป็นรูปแบบที่สามารถใช้สำหรับการสร้างภาพ/การฝึกอบรมโมเดลได้ เมื่อจัดการกับข้อมูลที่ไม่มีโครงสร้าง เช่น ข้อความหรือภาพ เราอาจต้องใช้เทคนิค AI เพื่อดึง คุณลักษณะ จากข้อมูล เพื่อแปลงข้อมูลให้เป็นรูปแบบที่มีโครงสร้าง
4) การสร้างภาพ / ข้อมูลเชิงลึกของมนุษย์
บ่อยครั้ง เพื่อที่จะเข้าใจข้อมูล เราจำเป็นต้องสร้างภาพข้อมูล การมีเทคนิคการสร้างภาพที่หลากหลายในกล่องเครื่องมือของเรา เราสามารถค้นหามุมมองที่เหมาะสมเพื่อสร้างข้อมูลเชิงลึกได้ บ่อยครั้ง นักวิทยาศาสตร์ข้อมูลจำเป็นต้อง "เล่นกับข้อมูล" สร้างภาพข้อมูลหลายครั้งและมองหาความสัมพันธ์บางอย่าง นอกจากนี้ เราอาจใช้เทคนิคทางสถิติเพื่อทดสอบสมมติฐานหรือพิสูจน์ความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลต่าง ๆ
5) การฝึกอบรมโมเดลการทำนาย
เนื่องจากเป้าหมายสูงสุดของวิทยาศาสตร์ข้อมูลคือการสามารถตัดสินใจโดยอิงจากข้อมูล เราอาจต้องการใช้เทคนิคของ การเรียนรู้ของเครื่อง เพื่อสร้างโมเดลการทำนาย เราสามารถใช้โมเดลนี้เพื่อทำการทำนายโดยใช้ชุดข้อมูลใหม่ที่มีโครงสร้างคล้ายกัน
แน่นอนว่า ขึ้นอยู่กับข้อมูลจริง บางขั้นตอนอาจหายไป (เช่น เมื่อเรามีข้อมูลอยู่ในฐานข้อมูลแล้ว หรือเมื่อเราไม่จำเป็นต้องฝึกอบรมโมเดล) หรือบางขั้นตอนอาจถูกทำซ้ำหลายครั้ง (เช่น การประมวลผลข้อมูล) ## การดิจิทัลและการเปลี่ยนแปลงดิจิทัล ในทศวรรษที่ผ่านมา ธุรกิจหลายแห่งเริ่มเข้าใจถึงความสำคัญของข้อมูลเมื่อทำการตัดสินใจทางธุรกิจ เพื่อใช้หลักการวิทยาศาสตร์ข้อมูลในการดำเนินธุรกิจ ก่อนอื่นต้องรวบรวมข้อมูลบางอย่าง กล่าวคือ แปลงกระบวนการทางธุรกิจให้เป็นรูปแบบดิจิทัล สิ่งนี้เรียกว่า **การดิจิทัล** การใช้เทคนิควิทยาศาสตร์ข้อมูลกับข้อมูลนี้เพื่อแนะนำการตัดสินใจสามารถนำไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมาก (หรือแม้กระทั่งการเปลี่ยนแปลงธุรกิจ) ซึ่งเรียกว่า **การเปลี่ยนแปลงดิจิทัล** ลองพิจารณาตัวอย่าง สมมติว่าเรามีหลักสูตรวิทยาศาสตร์ข้อมูล (เช่น หลักสูตรนี้) ที่เราสอนออนไลน์ให้กับนักเรียน และเราต้องการใช้วิทยาศาสตร์ข้อมูลเพื่อปรับปรุงหลักสูตร เราจะทำได้อย่างไร? เรา > คุณอาจแย้งว่าวิธีนี้ไม่เหมาะสมเท่าไหร่ เพราะโมดูลอาจมีความยาวที่แตกต่างกัน อาจจะยุติธรรมกว่าถ้าแบ่งเวลาโดยพิจารณาจากความยาวของโมดูล (ในจำนวนตัวอักษร) และเปรียบเทียบค่าที่ได้แทน เมื่อเราเริ่มวิเคราะห์ผลการทดสอบแบบปรนัย เราสามารถพยายามระบุแนวคิดที่นักเรียนมีความยากลำบากในการทำความเข้าใจ และใช้ข้อมูลนั้นเพื่อปรับปรุงเนื้อหา เพื่อทำสิ่งนี้ เราจำเป็นต้องออกแบบการทดสอบในลักษณะที่แต่ละคำถามเชื่อมโยงกับแนวคิดหรือส่วนความรู้เฉพาะ หากเราต้องการทำให้ซับซ้อนยิ่งขึ้น เราสามารถวางกราฟเวลาที่ใช้ในแต่ละโมดูลเทียบกับกลุ่มอายุของนักเรียน เราอาจพบว่าในบางกลุ่มอายุใช้เวลานานเกินไปในการทำโมดูลให้เสร็จ หรือว่านักเรียนออกจากการเรียนก่อนที่จะทำโมดูลเสร็จ สิ่งนี้สามารถช่วยให้เราแนะนำอายุที่เหมาะสมสำหรับโมดูล และลดความไม่พอใจของผู้คนจากความคาดหวังที่ผิดพลาด ## 🚀 ความท้าทาย ในความท้าทายนี้ เราจะพยายามค้นหาแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับสาขาวิทยาศาสตร์ข้อมูลโดยการดูจากข้อความ เราจะนำบทความ Wikipedia เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ข้อมูลมาดาวน์โหลดและประมวลผลข้อความ จากนั้นสร้าง Word Cloud แบบนี้: ![Word Cloud for Data Science](../../../../translated_images/th/ds_wordcloud.664a7c07dca57de0.webp) เยี่ยมชม [`notebook.ipynb`](../../../../1-Introduction/01-defining-data-science/notebook.ipynb ':ignore') เพื่ออ่านโค้ด คุณยังสามารถรันโค้ดและดูว่ามันทำการแปลงข้อมูลแบบเรียลไทม์อย่างไร > หากคุณไม่ทราบวิธีการรันโค้ดใน Jupyter Notebook ลองดู [บทความนี้](https://soshnikov.com/education/how-to-execute-notebooks-from-github/) ## [แบบทดสอบหลังการบรรยาย](https://ff-quizzes.netlify.app/en/ds/quiz/1) ## งานที่ได้รับมอบหมาย * **งานที่ 1**: แก้ไขโค้ดด้านบนเพื่อค้นหาแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับสาขา **Big Data** และ **Machine Learning** * **งานที่ 2**: [คิดเกี่ยวกับสถานการณ์ในวิทยาศาสตร์ข้อมูล](assignment.md) ## เครดิต บทเรียนนี้ถูกเขียนขึ้นด้วย ♥️ โดย [Dmitry Soshnikov](http://soshnikov.com) --- **ข้อจำกัดความรับผิดชอบ**: เอกสารนี้ได้รับการแปลโดยใช้บริการแปลภาษา AI [Co-op Translator](https://github.com/Azure/co-op-translator) แม้ว่าเราจะพยายามให้การแปลมีความถูกต้อง แต่โปรดทราบว่าการแปลโดยอัตโนมัติอาจมีข้อผิดพลาดหรือความไม่ถูกต้อง เอกสารต้นฉบับในภาษาดั้งเดิมควรถือเป็นแหล่งข้อมูลที่เชื่อถือได้ สำหรับข้อมูลที่สำคัญ ขอแนะนำให้ใช้บริการแปลภาษามืออาชีพ เราไม่รับผิดชอบต่อความเข้าใจผิดหรือการตีความผิดที่เกิดจากการใช้การแปลนี้