ML-For-Beginners/translations/tl/4-Classification/1-Introduction

Panimula sa klasipikasyon

Sa apat na araling ito, iyong matutuklasan ang isang mahalagang aspeto ng klasikong machine learning - klasipikasyon. Tatalakayin natin ang paggamit ng iba't ibang klasipikasyon na algorithm gamit ang dataset tungkol sa mga kahanga-hangang lutuin ng Asya at India. Sana'y gutom ka na!

Ipagdiwang ang pan-Asian na lutuin sa mga araling ito! Larawan ni Jen Looper

Ang klasipikasyon ay isang anyo ng supervised learning na may maraming pagkakatulad sa mga regression techniques. Kung ang machine learning ay tungkol sa pag-predict ng mga halaga o pangalan gamit ang mga dataset, ang klasipikasyon ay karaniwang nahahati sa dalawang grupo: binary classification at multiclass classification.

🎥 I-click ang larawan sa itaas para sa video: Ipinakikilala ni John Guttag ng MIT ang klasipikasyon

Tandaan:

• Linear regression ay tumulong sa iyo na mag-predict ng relasyon sa pagitan ng mga variable at gumawa ng tumpak na prediksyon kung saan mahuhulog ang bagong datapoint kaugnay ng linya. Halimbawa, maaari mong i-predict kung magkano ang presyo ng kalabasa sa Setyembre kumpara sa Disyembre.
• Logistic regression ay tumulong sa iyo na matuklasan ang "binary categories": sa presyong ito, ang kalabasa ba ay orange o hindi-orange?

Ang klasipikasyon ay gumagamit ng iba't ibang algorithm upang matukoy ang label o klase ng isang datapoint. Gamitin natin ang data ng lutuin upang makita kung, sa pamamagitan ng pagmamasid sa isang grupo ng mga sangkap, maaari nating matukoy ang pinagmulan ng lutuin.

Pre-lecture quiz

Ang araling ito ay available sa R!

Panimula

Ang klasipikasyon ay isa sa mga pangunahing gawain ng mananaliksik sa machine learning at data scientist. Mula sa simpleng klasipikasyon ng binary value ("spam ba ang email na ito o hindi?"), hanggang sa masalimuot na klasipikasyon ng imahe at segmentation gamit ang computer vision, palaging kapaki-pakinabang na maayos ang data sa mga klase at magtanong tungkol dito.

Upang ipahayag ang proseso sa mas siyentipikong paraan, ang iyong klasipikasyon na pamamaraan ay lumilikha ng predictive model na nagbibigay-daan sa iyo na i-map ang relasyon sa pagitan ng input variables sa output variables.

Binary vs. multiclass na mga problema para sa klasipikasyon na algorithm upang hawakan. Infographic ni Jen Looper

Bago simulan ang proseso ng paglilinis ng data, pag-visualize nito, at paghahanda para sa mga ML na gawain, alamin muna ang iba't ibang paraan kung paano magagamit ang machine learning upang mag-klasipika ng data.

Hango mula sa statistics, ang klasipikasyon gamit ang klasikong machine learning ay gumagamit ng mga features, tulad ng smoker, weight, at age upang matukoy ang pagkakataon ng pagkakaroon ng X na sakit. Bilang isang supervised learning technique na katulad ng regression exercises na ginawa mo dati, ang iyong data ay may label at ang ML algorithms ay gumagamit ng mga label na ito upang mag-klasipika at mag-predict ng mga klase (o 'features') ng isang dataset at i-assign ang mga ito sa isang grupo o resulta.

✅ Maglaan ng sandali upang mag-isip ng dataset tungkol sa mga lutuin. Ano ang maaaring masagot ng isang multiclass model? Ano ang maaaring masagot ng isang binary model? Paano kung gusto mong matukoy kung ang isang lutuin ay malamang na gumamit ng fenugreek? Paano kung gusto mong makita kung, sa presensya ng isang grocery bag na puno ng star anise, artichokes, cauliflower, at horseradish, maaari kang gumawa ng tipikal na Indian dish?

🎥 I-click ang larawan sa itaas para sa video. Ang buong premise ng palabas na 'Chopped' ay ang 'mystery basket' kung saan kailangang gumawa ang mga chef ng isang dish mula sa random na pagpili ng mga sangkap. Siguradong makakatulong ang isang ML model!

Hello 'classifier'

Ang tanong na nais nating itanong sa dataset ng lutuin ay talagang isang multiclass na tanong, dahil mayroon tayong ilang potensyal na pambansang lutuin na maaaring pagpilian. Sa isang batch ng mga sangkap, aling klase sa mga ito ang babagay sa data?

Ang Scikit-learn ay nag-aalok ng iba't ibang algorithm na maaaring gamitin upang mag-klasipika ng data, depende sa uri ng problemang nais mong lutasin. Sa susunod na dalawang aralin, matututo ka tungkol sa ilan sa mga algorithm na ito.

Ehersisyo - linisin at balansehin ang iyong data

Ang unang gawain, bago simulan ang proyektong ito, ay linisin at balansehin ang iyong data upang makakuha ng mas magagandang resulta. Simulan sa blankong notebook.ipynb file sa root ng folder na ito.

Ang unang bagay na kailangang i-install ay imblearn. Ito ay isang Scikit-learn package na magpapahintulot sa iyo na mas mahusay na balansehin ang data (malalaman mo ang higit pa tungkol sa gawaing ito sa ilang sandali).

1. Upang i-install ang imblearn, patakbuhin ang pip install, tulad nito:

   pip install imblearn
   

2. I-import ang mga package na kailangan mo upang i-import ang iyong data at i-visualize ito, i-import din ang SMOTE mula sa imblearn.

   import pandas as pd
   import matplotlib.pyplot as plt
   import matplotlib as mpl
   import numpy as np
   from imblearn.over_sampling import SMOTE
   

   Ngayon ay handa ka nang basahin at i-import ang data.

3. Ang susunod na gawain ay i-import ang data:

   df  = pd.read_csv('../data/cuisines.csv')
   

   Ang paggamit ng read_csv() ay magbabasa ng nilalaman ng csv file cusines.csv at ilalagay ito sa variable na df.

4. Suriin ang hugis ng data:

   df.head()
   

   Ang unang limang row ay ganito ang hitsura:

   |     | 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   | 65         | indian  | 0      | 0        | 0     | 0          | 0     | 0            | 0       | 0        | ... | 0       | 0           | 0          | 0                       | 0    | 0    | 0   | 0     | 0      | 0        |
   | 1   | 66         | indian  | 1      | 0        | 0     | 0          | 0     | 0            | 0       | 0        | ... | 0       | 0           | 0          | 0                       | 0    | 0    | 0   | 0     | 0      | 0        |
   | 2   | 67         | indian  | 0      | 0        | 0     | 0          | 0     | 0            | 0       | 0        | ... | 0       | 0           | 0          | 0                       | 0    | 0    | 0   | 0     | 0      | 0        |
   | 3   | 68         | indian  | 0      | 0        | 0     | 0          | 0     | 0            | 0       | 0        | ... | 0       | 0           | 0          | 0                       | 0    | 0    | 0   | 0     | 0      | 0        |
   | 4   | 69         | indian  | 0      | 0        | 0     | 0          | 0     | 0            | 0       | 0        | ... | 0       | 0           | 0          | 0                       | 0    | 0    | 0   | 0     | 1      | 0        |
   

5. Kumuha ng impormasyon tungkol sa data sa pamamagitan ng pagtawag sa info():

   df.info()
   

   Ang iyong output ay ganito:

   <class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
   RangeIndex: 2448 entries, 0 to 2447
   Columns: 385 entries, Unnamed: 0 to zucchini
   dtypes: int64(384), object(1)
   memory usage: 7.2+ MB
   

Ehersisyo - pag-aaral tungkol sa mga lutuin

Ngayon nagsisimula nang maging mas kawili-wili ang trabaho. Tuklasin natin ang distribusyon ng data, bawat lutuin.

1. I-plot ang data bilang mga bar sa pamamagitan ng pagtawag sa barh():

   df.cuisine.value_counts().plot.barh()
   

   

   Mayroong limitadong bilang ng mga lutuin, ngunit ang distribusyon ng data ay hindi pantay. Maaari mo itong ayusin! Bago gawin ito, mag-explore pa ng kaunti.

2. Alamin kung gaano karaming data ang available bawat lutuin at i-print ito:

   thai_df = df[(df.cuisine == "thai")]
   japanese_df = df[(df.cuisine == "japanese")]
   chinese_df = df[(df.cuisine == "chinese")]
   indian_df = df[(df.cuisine == "indian")]
   korean_df = df[(df.cuisine == "korean")]
   
   print(f'thai df: {thai_df.shape}')
   print(f'japanese df: {japanese_df.shape}')
   print(f'chinese df: {chinese_df.shape}')
   print(f'indian df: {indian_df.shape}')
   print(f'korean df: {korean_df.shape}')
   

   Ang output ay ganito:

   thai df: (289, 385)
   japanese df: (320, 385)
   chinese df: (442, 385)
   indian df: (598, 385)
   korean df: (799, 385)
   

Pagtuklas ng mga sangkap

Ngayon maaari mong mas malalim na tuklasin ang data at alamin kung ano ang mga tipikal na sangkap bawat lutuin. Dapat mong linisin ang paulit-ulit na data na nagdudulot ng kalituhan sa pagitan ng mga lutuin, kaya alamin natin ang problemang ito.

1. Gumawa ng function na create_ingredient() sa Python upang gumawa ng ingredient dataframe. Ang function na ito ay magsisimula sa pamamagitan ng pag-drop ng isang hindi kapaki-pakinabang na column at pag-aayos ng mga sangkap ayon sa kanilang bilang:

   def create_ingredient_df(df):
       ingredient_df = df.T.drop(['cuisine','Unnamed: 0']).sum(axis=1).to_frame('value')
       ingredient_df = ingredient_df[(ingredient_df.T != 0).any()]
       ingredient_df = ingredient_df.sort_values(by='value', ascending=False,
       inplace=False)
       return ingredient_df
   

   Ngayon maaari mong gamitin ang function na iyon upang makakuha ng ideya ng top ten na pinakasikat na sangkap bawat lutuin.

2. Tawagin ang create_ingredient() at i-plot ito sa pamamagitan ng pagtawag sa barh():

   thai_ingredient_df = create_ingredient_df(thai_df)
   thai_ingredient_df.head(10).plot.barh()
   

   

3. Gawin ang pareho para sa japanese na data:

   japanese_ingredient_df = create_ingredient_df(japanese_df)
   japanese_ingredient_df.head(10).plot.barh()
   

   

4. Ngayon para sa chinese na sangkap:

   chinese_ingredient_df = create_ingredient_df(chinese_df)
   chinese_ingredient_df.head(10).plot.barh()
   

   

5. I-plot ang indian na sangkap:

   indian_ingredient_df = create_ingredient_df(indian_df)
   indian_ingredient_df.head(10).plot.barh()
   

   

6. Sa wakas, i-plot ang korean na sangkap:

   korean_ingredient_df = create_ingredient_df(korean_df)
   korean_ingredient_df.head(10).plot.barh()
   

   

7. Ngayon, i-drop ang pinakakaraniwang sangkap na nagdudulot ng kalituhan sa pagitan ng magkakaibang lutuin, sa pamamagitan ng pagtawag sa drop():

   Lahat ay mahilig sa kanin, bawang, at luya!

   feature_df= df.drop(['cuisine','Unnamed: 0','rice','garlic','ginger'], axis=1)
   labels_df = df.cuisine #.unique()
   feature_df.head()
   

Balansehin ang dataset

Ngayon na nalinis mo na ang data, gamitin ang SMOTE - "Synthetic Minority Over-sampling Technique" - upang balansehin ito.

1. Tawagin ang fit_resample(), ang estratehiyang ito ay bumubuo ng mga bagong sample sa pamamagitan ng interpolation.

   oversample = SMOTE()
   transformed_feature_df, transformed_label_df = oversample.fit_resample(feature_df, labels_df)
   

   Sa pamamagitan ng pagbabalanse ng iyong data, magkakaroon ka ng mas magagandang resulta kapag nag-klasipika. Isipin ang isang binary classification. Kung karamihan ng iyong data ay isang klase, ang ML model ay mas madalas na mag-predict ng klase na iyon, dahil mas maraming data para dito. Ang pagbabalanse ng data ay nag-aalis ng anumang skewed na data at tumutulong na alisin ang imbalance na ito.

2. Ngayon maaari mong suriin ang bilang ng mga label bawat sangkap:

   print(f'new label count: {transformed_label_df.value_counts()}')
   print(f'old label count: {df.cuisine.value_counts()}')
   

   Ang iyong output ay ganito:

   new label count: korean      799
   chinese     799
   indian      799
   japanese    799
   thai        799
   Name: cuisine, dtype: int64
   old label count: korean      799
   indian      598
   chinese     442
   japanese    320
   thai        289
   Name: cuisine, dtype: int64
   

   Ang data ay malinis, balanse, at napakasarap!

3. Ang huling hakbang ay i-save ang iyong balanced na data, kabilang ang mga label at features, sa isang bagong dataframe na maaaring i-export sa isang file:

   transformed_df = pd.concat([transformed_label_df,transformed_feature_df],axis=1, join='outer')
   

4. Maaari mong tingnan muli ang data gamit ang transformed_df.head() at transformed_df.info(). I-save ang kopya ng data na ito para magamit sa mga susunod na aralin:

   transformed_df.head()
   transformed_df.info()
   transformed_df.to_csv("../data/cleaned_cuisines.csv")
   

   Ang sariwang CSV na ito ay makikita na ngayon sa root data folder.

---

🚀Hamunin

Ang kurikulum na ito ay naglalaman ng ilang mga kawili-wiling dataset. Halungkatin ang mga data folder at tingnan kung mayroong mga dataset na angkop para sa binary o multi-class classification? Anong mga tanong ang maaari mong itanong sa dataset na ito?

Post-lecture quiz

Review & Self Study

Suriin ang API ng SMOTE. Anong mga use case ang pinakamainam na gamitin ito? Anong mga problema ang nalulutas nito?

Takdang Aralin

Galugarin ang mga klasipikasyon na pamamaraan

---

Paunawa:
Ang dokumentong ito ay isinalin gamit ang AI translation service na Co-op Translator. Bagama't sinisikap naming maging tumpak, tandaan na ang mga awtomatikong pagsasalin ay maaaring maglaman ng mga pagkakamali o hindi pagkakatugma. Ang orihinal na dokumento sa kanyang katutubong wika ang dapat ituring na opisyal na sanggunian. Para sa mahalagang impormasyon, inirerekomenda ang propesyonal na pagsasalin ng tao. Hindi kami mananagot sa anumang hindi pagkakaunawaan o maling interpretasyon na dulot ng paggamit ng pagsasaling ito.