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व्यंजन वर्गीकर्ता 1

इस पाठ में, आप पिछले पाठ से सहेजे गए डेटासेट का उपयोग करेंगे, जिसमें संतुलित, साफ-सुथरा डेटा व्यंजनों के बारे में है।

आप इस डेटासेट का उपयोग विभिन्न वर्गीकर्ताओं के साथ एक समूह के घटकों के आधार पर दिए गए राष्ट्रीय व्यंजन की भविष्यवाणी करने के लिए करेंगे। ऐसा करते समय, आप सीखेंगे कि कैसे कुछ एल्गोरिदमों का उपयोग वर्गीकरण कार्यों के लिए किया जा सकता है।

प्रारंभिक व्याख्यान क्विज़

तैयारी

मान लेते हैं कि आपने पाठ 1 पूरा कर लिया है, तो सुनिश्चित करें कि एक cleaned_cuisines.csv फ़ाइल रूट /data फ़ोल्डर में इन चार पाठों के लिए मौजूद है।

अभ्यास - एक राष्ट्रीय व्यंजन का अनुमान लगाएं

1. इस पाठ के notebook.ipynb फ़ोल्डर में काम करते हुए, उस फ़ाइल को Pandas लाइब्रेरी के साथ आयात करें:

   import pandas as pd
   cuisines_df = pd.read_csv("../data/cleaned_cuisines.csv")
   cuisines_df.head()
   

   डेटा इस प्रकार दिखता है:

	Unnamed: 0	cuisine	almond	angelica	anise	anise_seed	apple	apple_brandy	apricot	armagnac	...	whiskey	white_bread	white_wine	whole_grain_wheat_flour	wine	wood	yam	yeast	yogurt	zucchini
0	0	indian	0	0	0	0	0	0	0	0	...	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
1	1	indian	1	0	0	0	0	0	0	0	...	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
2	2	indian	0	0	0	0	0	0	0	0	...	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
3	3	indian	0	0	0	0	0	0	0	0	...	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
4	4	indian	0	0	0	0	0	0	0	0	...	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0

1. अब, कई और लाइब्रेरी आयात करें:

   from sklearn.linear_model import LogisticRegression
   from sklearn.model_selection import train_test_split, cross_val_score
   from sklearn.metrics import accuracy_score,precision_score,confusion_matrix,classification_report, precision_recall_curve
   from sklearn.svm import SVC
   import numpy as np
   

2. X और y निर्देशांकों को दो डेटा फ्रेमों में विभाजित करें प्रशिक्षण के लिए। cuisine लेबल वाला डेटा फ्रेम हो सकता है:

   cuisines_label_df = cuisines_df['cuisine']
   cuisines_label_df.head()
   

   यह इस प्रकार दिखेगा:

   0    indian
   1    indian
   2    indian
   3    indian
   4    indian
   Name: cuisine, dtype: object
   

3. उस Unnamed: 0 कॉलम और cuisine कॉलम को ड्रॉप करें, drop() कॉल करते हुए। बाकी डेटा को प्रशिक्षण योग्य फ़ीचर्स के रूप में सहेजें:

   cuisines_feature_df = cuisines_df.drop(['Unnamed: 0', 'cuisine'], axis=1)
   cuisines_feature_df.head()
   

   आपके फीचर्स इस प्रकार दिखेंगे:

	almond	angelica	anise	anise_seed	apple	apple_brandy	apricot	armagnac	artemisia	artichoke	...	whiskey	white_bread	white_wine	whole_grain_wheat_flour	wine	wood	yam	yeast	yogurt	zucchini
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	...	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	...	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	...	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
3	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	...	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
4	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	...	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0

अब आप अपने मॉडल को प्रशिक्षण देने के लिए तैयार हैं!

अपना वर्गीकर्ता चुनना

अब जब आपका डेटा साफ़ और प्रशिक्षण के लिए तैयार है, आपको यह निर्णय लेना होगा कि किस एल्गोरिदम का उपयोग करना है।

Scikit-learn वर्गीकरण को Supervised Learning के अंतर्गत रखता है, और इस श्रेणी में आप कई वर्गीकरण के तरीके पाएंगे। विविधता पहली नज़र में काफी भ्रमित कर सकती है। निम्नलिखित विधियाँ सभी वर्गीकरण तकनीकों को शामिल करती हैं:

• रैखिक मॉडल
• सपोर्ट वेक्टर मशीन
• स्टोकेस्टिक ग्रेडिएंट डिसेंट
• निकटतम पड़ोसी
• गौसियन प्रोसेस
• निर्णय वृक्ष
• एन्सेम्बल विधियाँ (वोटिंग क्लासिफायर)
• मल्टीक्लास और मल्टीआउटपुट एल्गोरिदम (मल्टीक्लास और मल्टीलेबल वर्गीकरण, मल्टीक्लास-मल्टीआउटपुट वर्गीकरण)

आप तंत्रिका नेटवर्क का उपयोग करके भी डेटा वर्गीकृत कर सकते हैं, लेकिन वह इस पाठ का हिस्सा नहीं है।

किस वर्गीकर्ता को चुनें?

तो, आपको कौन सा वर्गीकर्ता चुनना चाहिए? अक्सर, कई को आजमाकर और अच्छे परिणाम की तलाश करके परीक्षण किया जाता है। Scikit-learn एक साइड-बाय-साइड तुलना प्रदान करता है, जहां KNeighbors, SVC दो तरीकों से, GaussianProcessClassifier, DecisionTreeClassifier, RandomForestClassifier, MLPClassifier, AdaBoostClassifier, GaussianNB और QuadraticDiscrinationAnalysis की तुलना एक बनाए गए डेटासेट पर की जाती है, जो परिणामों को विज़ुअलाइज्ड दिखाती है:

प्लॉट Scikit-learn के दस्तावेज़ में बनाए गए

AutoML इस समस्या को क्लाउड में इन तुलनाओं को चलाकर अच्छी तरह से हल करता है, जिससे आप अपने डेटा के लिए सबसे अच्छा एल्गोरिदम चुन सकते हैं। इसे यहाँ आज़माएं।

एक बेहतर दृष्टिकोण

एक बेहतर तरीका होता है अंधाधुंध अनुमान लगाने से, इस डाउनलोड योग्य एमएल चीट शीट के विचारों का पालन करना। यहाँ, हम पाते हैं कि हमारे मल्टीक्लास समस्या के लिए कुछ विकल्प हैं:

माइक्रोसॉफ्ट के Algorithm Cheat Sheet का एक खंड, जो मल्टीक्लास वर्गीकरण विकल्पों को विस्तार से बताता है

✅ इस चीट शीट को डाउनलोड करें, प्रिंट करें, और इसे अपनी दीवार पर लगाएं!

तर्क

आइए देखें कि हमारे पास मौजूद प्रतिबंधों के आधार पर विभिन्न दृष्टिकोणों के बारे में तर्क कैसे किया जा सकता है:

• तंत्रिका नेटवर्क बहुत भारी हैं। हमारे साफ़, लेकिन न्यूनतम डेटासेट और स्थानीय नोटबुक के माध्यम से प्रशिक्षण चलाने के कारण, तंत्रिका नेटवर्क इस कार्य के लिए बहुत भारी हैं।
• कोई दो-क्लास वर्गीकर्ता नहीं। हम दो-क्लास वर्गीकर्ता का उपयोग नहीं करते, इसलिए वन-वर्सेस-ऑल rule लागू नहीं होता।
• निर्णय वृक्ष या लॉजिस्टिक रिग्रेशन काम कर सकते हैं। निर्णय वृक्ष काम कर सकता है, या मल्टीक्लास डेटा के लिए लॉजिस्टिक रिग्रेशन सही हो सकता है।
• मल्टीक्लास बूस्टेड निर्णय वृक्ष एक अलग समस्या हल करता है। मल्टीक्लास बूस्टेड निर्णय वृक्ष गैर-पैरामीट्रिक कार्यों के लिए उपयुक्त होता है, जैसे रैंकिंग बनाने के कार्य, इसलिए यह हमारे लिए उपयोगी नहीं है।

Scikit-learn का उपयोग करना

हम अपने डेटा का विश्लेषण करने के लिए Scikit-learn का उपयोग करेंगे। हालांकि, Scikit-learn में लॉजिस्टिक रिग्रेशन के उपयोग के कई तरीके हैं। पैरा‍मीटर देखें।

मूल रूप से दो महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं - multi_class और solver - जिन्हें हमें निर्दिष्ट करना होगा, जब हम Scikit-learn से लॉजिस्टिक रिग्रेशन करवाते हैं। multi_class का मान कुछ व्यवहार लागू करता है। solver का मान एल्गोरिथ्म बताता है। सभी solvers सभी multi_class मानों के साथ संगत नहीं होते।

दस्तावेज़ के अनुसार, मल्टीक्लास मामले में, प्रशिक्षण एल्गोरिद्म:

• वन-वर्सेस-रेस्ट (OvR) स्कीम का उपयोग करता है, अगर multi_class विकल्प ovr पर सेट हो
• क्रॉस-एंट्रॉपी लॉस का उपयोग करता है, अगर multi_class विकल्प multinomial पर सेट हो। (वर्तमान में multinomial विकल्प केवल ‘lbfgs’, ‘sag’, ‘saga’ और ‘newton-cg’ solvers के द्वारा समर्थित है।)

🎓 यहाँ 'स्कीम' हो सकती है 'ovr' (वन-वर्सेस-रेस्ट) या 'multinomial'। क्योंकि लॉजिस्टिक रिग्रेशन वास्तव में बाइनरी वर्गीकरण का समर्थन करता है, ये स्कीमें इसे मल्टीक्लास वर्गीकरण कार्यों को बेहतर हैंडल करने देती हैं। स्रोत

🎓 'solver' को "ऑप्टिमाइजेशन समस्या में उपयोग किए जाने वाले एल्गोरिद्म" के रूप में परिभाषित किया गया है। स्रोत

Scikit-learn इस तालिका के माध्यम से समझाता है कि विभिन्न solvers विभिन्न डेटा संरचनाओं की चुनौतियों को कैसे संभालते हैं:

अभ्यास - डेटा को विभाजित करें

हम अपने पहले प्रशिक्षण प्रयास के लिए लॉजिस्टिक रिग्रेशन पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं, क्योंकि आपने हाल ही में पिछले पाठ में इसके बारे में सीखा है।
अपने डेटा को प्रशिक्षण और परीक्षण समूहों में विभाजित करें train_test_split() कॉल करके:

X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(cuisines_feature_df, cuisines_label_df, test_size=0.3)

अभ्यास - लॉजिस्टिक रिग्रेशन लागू करें

चूंकि आप मल्टीक्लास केस का उपयोग कर रहे हैं, इसलिए आपको यह चुनना होगा कि कौन-सी स्कीम इस्तेमाल करनी है और किस solver को सेट करना है। लॉजिस्टिक रिग्रेशन का उपयोग करें मल्टीक्लास सेटिंग के साथ और प्रशिक्षण के लिए liblinear solver का चयन करें।

1. multi_class को ovr पर सेट करें और solver को liblinear पर सेट करते हुए लॉजिस्टिक रिग्रेशन बनाएं:

   lr = LogisticRegression(multi_class='ovr',solver='liblinear')
   model = lr.fit(X_train, np.ravel(y_train))
   
   accuracy = model.score(X_test, y_test)
   print ("Accuracy is {}".format(accuracy))
   

   ✅ एक अलग solver जैसे lbfgs भी आजमाएं, जो अक्सर डिफ़ॉल्ट होता है

   ध्यान दें, जरूरत पड़ने पर अपने डेटा को फ्लैट करने के लिए Pandas का ravel फ़ंक्शन उपयोग करें।

   सटीकता 80% से ऊपर अच्छी है!

2. आप इस मॉडल को एक पंक्ति (#50) के डेटा का परीक्षण करके सक्रिय रूप में देख सकते हैं:

   print(f'ingredients: {X_test.iloc[50][X_test.iloc[50]!=0].keys()}')
   print(f'cuisine: {y_test.iloc[50]}')
   

   परिणाम प्रिंट होता है:

   ingredients: Index(['cilantro', 'onion', 'pea', 'potato', 'tomato', 'vegetable_oil'], dtype='object')
   cuisine: indian
   

   ✅ किसी अलग पंक्ति संख्या की कोशिश करें और परिणाम देखें।

3. गहराई से जांच करने के लिए, आप इस भविष्यवाणी की सटीकता की जांच कर सकते हैं:

   test= X_test.iloc[50].values.reshape(-1, 1).T
   proba = model.predict_proba(test)
   classes = model.classes_
   resultdf = pd.DataFrame(data=proba, columns=classes)
   
   topPrediction = resultdf.T.sort_values(by=[0], ascending = [False])
   topPrediction.head()
   

   परिणाम प्रिंट किया गया है - भारतीय व्यंजन इसका सबसे अच्छा अनुमान है, अच्छी संभावना के साथ:

   	0
   indian	0.715851
   chinese	0.229475
   japanese	0.029763
   korean	0.017277
   thai	0.007634

   ✅ क्या आप समझा सकते हैं कि मॉडल क्यों काफी सुनिश्चित है कि यह भारतीय व्यंजन है?

4. रिग्रेशन पाठों की तरह, वर्गीकरण रिपोर्ट प्रिंट करके और अधिक विवरण प्राप्त करें:

   y_pred = model.predict(X_test)
   print(classification_report(y_test,y_pred))
   

   	precision	recall	f1-score	support
   chinese	0.73	0.71	0.72	229
   indian	0.91	0.93	0.92	254
   japanese	0.70	0.75	0.72	220
   korean	0.86	0.76	0.81	242
   thai	0.79	0.85	0.82	254
   accuracy			0.80	1199
   macro avg	0.80	0.80	0.80	1199
   weighted avg	0.80	0.80	0.80	1199

🚀चुनौती

इस पाठ में, आपने अपनी साफ़ की गई डेटा का उपयोग करके एक मशीन लर्निंग मॉडल बनाया जो सामग्री की एक श्रृंखला के आधार पर राष्ट्रीय व्यंजन की भविष्यवाणी कर सकता है। डेटा को वर्गीकृत करने के लिए Scikit-learn द्वारा प्रदान किए गए कई विकल्पों को पढ़ने के लिए कुछ समय निकालें। 'सॉल्वर' की अवधारणा में गहराई से जाएं ताकि आप समझ सकें कि पर्दे के पीछे क्या होता है।

पाठ के बाद का क्विज़

समीक्षा और स्व-अध्ययन

इस पाठ में लॉजिस्टिक रिग्रेशन के पीछे की गणित पर थोड़ा और गहराई से जानें।

असाइनमेंट

सॉल्वर का अध्ययन करें

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अस्वीकरण:
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