History

leestott eaff2e5814 🌐 Update translations via Co-op Translator		2 weeks ago
..
solution	🌐 Update translations via Co-op Translator	3 weeks ago
working	🌐 Update translations via Co-op Translator	3 weeks ago
README.md	🌐 Update translations via Co-op Translator	2 weeks ago
assignment.md	🌐 Update translations via Co-op Translator	3 weeks ago

README.md

Unescape Escape

وقت سیریز کی پیش گوئی سپورٹ ویکٹر ریگریسر کے ساتھ

پچھلے سبق میں، آپ نے ARIMA ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے وقت سیریز کی پیش گوئی کرنا سیکھا۔ اب آپ سپورٹ ویکٹر ریگریسر ماڈل کے بارے میں جانیں گے، جو مسلسل ڈیٹا کی پیش گوئی کے لیے استعمال ہونے والا ایک ریگریسر ماڈل ہے۔

پری لیکچر کوئز

تعارف

اس سبق میں، آپ ایک مخصوص طریقہ دریافت کریں گے جس کے ذریعے SVM: Support Vector Machine کو ریگریشن کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جسے SVR: Support Vector Regressor کہا جاتا ہے۔

وقت سیریز کے تناظر میں SVR ¹

وقت سیریز کی پیش گوئی میں SVR کی اہمیت کو سمجھنے سے پہلے، یہاں کچھ اہم تصورات ہیں جنہیں جاننا ضروری ہے:

ریگریشن: سپروائزڈ لرننگ تکنیک جو دیے گئے ان پٹ سیٹ سے مسلسل اقدار کی پیش گوئی کرتی ہے۔ اس کا مقصد فیچر اسپیس میں ایک لائن یا منحنی کو فٹ کرنا ہے جس پر زیادہ سے زیادہ ڈیٹا پوائنٹس ہوں۔ مزید معلومات کے لیے یہاں کلک کریں۔
سپورٹ ویکٹر مشین (SVM): سپروائزڈ مشین لرننگ ماڈل کی ایک قسم جو کلاسیفیکیشن، ریگریشن اور آؤٹ لائرز ڈیٹیکشن کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ یہ ماڈل فیچر اسپیس میں ایک ہائپرپلین ہوتا ہے، جو کلاسیفیکیشن کے معاملے میں ایک حد کے طور پر کام کرتا ہے، اور ریگریشن کے معاملے میں بہترین فٹ لائن کے طور پر کام کرتا ہے۔ SVM میں، عام طور پر ایک کرنل فنکشن استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ڈیٹا سیٹ کو زیادہ ڈائمینشنز والے اسپیس میں تبدیل کیا جا سکے، تاکہ وہ آسانی سے الگ ہو سکیں۔ SVMs پر مزید معلومات کے لیے یہاں کلک کریں۔
سپورٹ ویکٹر ریگریسر (SVR): SVM کی ایک قسم، جو بہترین فٹ لائن (جو SVM کے معاملے میں ایک ہائپرپلین ہے) تلاش کرتی ہے جس پر زیادہ سے زیادہ ڈیٹا پوائنٹس ہوں۔

SVR کیوں؟ ¹

پچھلے سبق میں آپ نے ARIMA کے بارے میں سیکھا، جو وقت سیریز ڈیٹا کی پیش گوئی کے لیے ایک بہت کامیاب شماریاتی لکیری طریقہ ہے۔ تاہم، بہت سے معاملات میں، وقت سیریز ڈیٹا میں غیر لکیریت ہوتی ہے، جسے لکیری ماڈلز کے ذریعے نقشہ نہیں بنایا جا سکتا۔ ایسے معاملات میں، ریگریشن کے کاموں کے لیے ڈیٹا میں غیر لکیریت کو مدنظر رکھنے کی SVM کی صلاحیت SVR کو وقت سیریز کی پیش گوئی میں کامیاب بناتی ہے۔

مشق - SVR ماڈل بنائیں

ڈیٹا کی تیاری کے ابتدائی چند مراحل پچھلے سبق ARIMA کی طرح ہیں۔

اس سبق میں /working فولڈر کھولیں اور notebook.ipynb فائل تلاش کریں۔²

نوٹ بک چلائیں اور ضروری لائبریریاں درآمد کریں: ²

import sys
sys.path.append('../../')

import os
import warnings
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import pandas as pd
import datetime as dt
import math

from sklearn.svm import SVR
from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler
from common.utils import load_data, mape

/data/energy.csv فائل سے ڈیٹا کو ایک Pandas ڈیٹا فریم میں لوڈ کریں اور دیکھیں: ²
```
energy = load_data('../../data')[['load']]
```
جنوری 2012 سے دسمبر 2014 تک دستیاب توانائی کے تمام ڈیٹا کو پلاٹ کریں: ²
```
energy.plot(y='load', subplots=True, figsize=(15, 8), fontsize=12)
plt.xlabel('timestamp', fontsize=12)
plt.ylabel('load', fontsize=12)
plt.show()
```
اب، آئیے اپنا SVR ماڈل بنائیں۔

تربیتی اور جانچ کے ڈیٹا سیٹ بنائیں

اب آپ کا ڈیٹا لوڈ ہو چکا ہے، لہذا آپ اسے تربیت اور جانچ کے سیٹ میں تقسیم کر سکتے ہیں۔ پھر آپ ڈیٹا کو دوبارہ شکل دیں گے تاکہ وقت کے مراحل پر مبنی ڈیٹا سیٹ بنایا جا سکے، جو SVR کے لیے ضروری ہوگا۔ آپ اپنے ماڈل کو تربیتی سیٹ پر تربیت دیں گے۔ ماڈل کی تربیت مکمل ہونے کے بعد، آپ اس کی درستگی کو تربیتی سیٹ، جانچ کے سیٹ اور پھر مکمل ڈیٹا سیٹ پر جانچیں گے تاکہ مجموعی کارکردگی دیکھی جا سکے۔ آپ کو یہ یقینی بنانا ہوگا کہ جانچ کا سیٹ تربیتی سیٹ کے بعد کے وقت کی مدت کو کور کرتا ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ ماڈل مستقبل کے وقت کی مدت سے معلومات حاصل نہ کرے ² (جسے اوورفٹنگ کہا جاتا ہے)۔

یکم ستمبر سے 31 اکتوبر 2014 تک دو ماہ کی مدت کو تربیتی سیٹ کے لیے مختص کریں۔ جانچ کا سیٹ یکم نومبر سے 31 دسمبر 2014 تک دو ماہ کی مدت کو شامل کرے گا: ²
```
train_start_dt = '2014-11-01 00:00:00'
test_start_dt = '2014-12-30 00:00:00'
```

فرق کو بصری بنائیں: ²

energy[(energy.index < test_start_dt) & (energy.index >= train_start_dt)][['load']].rename(columns={'load':'train'}) \
    .join(energy[test_start_dt:][['load']].rename(columns={'load':'test'}), how='outer') \
    .plot(y=['train', 'test'], figsize=(15, 8), fontsize=12)
plt.xlabel('timestamp', fontsize=12)
plt.ylabel('load', fontsize=12)
plt.show()

تربیت کے لیے ڈیٹا تیار کریں

اب، آپ کو تربیت کے لیے ڈیٹا تیار کرنے کی ضرورت ہے، جس میں ڈیٹا کو فلٹر کرنا اور اسکیل کرنا شامل ہے۔ اپنے ڈیٹا سیٹ کو فلٹر کریں تاکہ صرف مطلوبہ وقت کی مدت اور کالم شامل ہوں، اور اسکیلنگ کریں تاکہ ڈیٹا کو 0,1 کے وقفے میں پروجیکٹ کیا جا سکے۔

اصل ڈیٹا سیٹ کو فلٹر کریں تاکہ صرف مذکورہ وقت کی مدت فی سیٹ اور صرف مطلوبہ کالم 'لوڈ' اور تاریخ شامل ہوں: ²

train = energy.copy()[(energy.index >= train_start_dt) & (energy.index < test_start_dt)][['load']]
test = energy.copy()[energy.index >= test_start_dt][['load']]

print('Training data shape: ', train.shape)
print('Test data shape: ', test.shape)

Training data shape:  (1416, 1)
Test data shape:  (48, 1)

تربیتی ڈیٹا کو (0, 1) کی حد میں اسکیل کریں: ²

scaler = MinMaxScaler()
train['load'] = scaler.fit_transform(train)

اب، آپ جانچ کے ڈیٹا کو اسکیل کریں: ²
```
test['load'] = scaler.transform(test)
```

وقت کے مراحل کے ساتھ ڈیٹا بنائیں ¹

SVR کے لیے، آپ ان پٹ ڈیٹا کو [batch, timesteps] کی شکل میں تبدیل کرتے ہیں۔ لہذا، آپ موجودہ train_data اور test_data کو دوبارہ شکل دیتے ہیں تاکہ ایک نیا ڈائمینشن ہو جو وقت کے مراحل کی نمائندگی کرے۔

# Converting to numpy arrays
train_data = train.values
test_data = test.values

اس مثال کے لیے، ہم timesteps = 5 لیتے ہیں۔ لہذا، ماڈل کے ان پٹ پہلے 4 وقت کے مراحل کے ڈیٹا ہوں گے، اور آؤٹ پٹ 5ویں وقت کے مرحلے کا ڈیٹا ہوگا۔

timesteps=5

تربیتی ڈیٹا کو 2D ٹینسر میں تبدیل کرنا:

train_data_timesteps=np.array([[j for j in train_data[i:i+timesteps]] for i in range(0,len(train_data)-timesteps+1)])[:,:,0]
train_data_timesteps.shape

(1412, 5)

جانچ کے ڈیٹا کو 2D ٹینسر میں تبدیل کرنا:

test_data_timesteps=np.array([[j for j in test_data[i:i+timesteps]] for i in range(0,len(test_data)-timesteps+1)])[:,:,0]
test_data_timesteps.shape

(44, 5)

تربیتی اور جانچ کے ڈیٹا سے ان پٹ اور آؤٹ پٹ کا انتخاب:

x_train, y_train = train_data_timesteps[:,:timesteps-1],train_data_timesteps[:,[timesteps-1]]
x_test, y_test = test_data_timesteps[:,:timesteps-1],test_data_timesteps[:,[timesteps-1]]

print(x_train.shape, y_train.shape)
print(x_test.shape, y_test.shape)

(1412, 4) (1412, 1)
(44, 4) (44, 1)

SVR نافذ کریں ¹

اب، SVR کو نافذ کرنے کا وقت ہے۔ اس نفاذ کے بارے میں مزید پڑھنے کے لیے، آپ اس دستاویز کا حوالہ دے سکتے ہیں۔ ہمارے نفاذ کے لیے، ہم ان مراحل پر عمل کرتے ہیں:

ماڈل کو SVR() کال کرکے اور ماڈل کے ہائپرپیرامیٹرز: کرنل، گاما، سی اور ایپسیلون پاس کرکے ڈیفائن کریں
تربیتی ڈیٹا کے لیے ماڈل کو تیار کریں fit() فنکشن کال کرکے
پیش گوئی کرنے کے لیے predict() فنکشن کال کریں

اب ہم ایک SVR ماڈل بناتے ہیں۔ یہاں ہم RBF کرنل استعمال کرتے ہیں، اور ہائپرپیرامیٹرز گاما، C اور ایپسیلون کو بالترتیب 0.5, 10 اور 0.05 پر سیٹ کرتے ہیں۔

model = SVR(kernel='rbf',gamma=0.5, C=10, epsilon = 0.05)

تربیتی ڈیٹا پر ماڈل فٹ کریں ¹

model.fit(x_train, y_train[:,0])

SVR(C=10, cache_size=200, coef0=0.0, degree=3, epsilon=0.05, gamma=0.5,
    kernel='rbf', max_iter=-1, shrinking=True, tol=0.001, verbose=False)

ماڈل کی پیش گوئی کریں ¹

y_train_pred = model.predict(x_train).reshape(-1,1)
y_test_pred = model.predict(x_test).reshape(-1,1)

print(y_train_pred.shape, y_test_pred.shape)

(1412, 1) (44, 1)

آپ نے اپنا SVR بنایا ہے! اب ہمیں اس کا جائزہ لینا ہوگا۔

اپنے ماڈل کا جائزہ لیں ¹

جائزے کے لیے، پہلے ہم ڈیٹا کو اپنی اصل اسکیل پر واپس اسکیل کریں گے۔ پھر، کارکردگی کو جانچنے کے لیے، ہم اصل اور پیش گوئی شدہ وقت سیریز پلاٹ کو پلاٹ کریں گے، اور MAPE نتیجہ بھی پرنٹ کریں گے۔

پیش گوئی شدہ اور اصل آؤٹ پٹ کو اسکیل کریں:

# Scaling the predictions
y_train_pred = scaler.inverse_transform(y_train_pred)
y_test_pred = scaler.inverse_transform(y_test_pred)

print(len(y_train_pred), len(y_test_pred))

# Scaling the original values
y_train = scaler.inverse_transform(y_train)
y_test = scaler.inverse_transform(y_test)

print(len(y_train), len(y_test))

تربیتی اور جانچ کے ڈیٹا پر ماڈل کی کارکردگی چیک کریں ¹

ہم ڈیٹا سیٹ سے ٹائم اسٹیمپس نکالتے ہیں تاکہ اپنے پلاٹ کے x-axis میں دکھا سکیں۔ نوٹ کریں کہ ہم پہلے timesteps-1 اقدار کو پہلے آؤٹ پٹ کے لیے ان پٹ کے طور پر استعمال کر رہے ہیں، لہذا آؤٹ پٹ کے لیے ٹائم اسٹیمپس اس کے بعد شروع ہوں گے۔

train_timestamps = energy[(energy.index < test_start_dt) & (energy.index >= train_start_dt)].index[timesteps-1:]
test_timestamps = energy[test_start_dt:].index[timesteps-1:]

print(len(train_timestamps), len(test_timestamps))

1412 44

تربیتی ڈیٹا کے لیے پیش گوئیوں کو پلاٹ کریں:

plt.figure(figsize=(25,6))
plt.plot(train_timestamps, y_train, color = 'red', linewidth=2.0, alpha = 0.6)
plt.plot(train_timestamps, y_train_pred, color = 'blue', linewidth=0.8)
plt.legend(['Actual','Predicted'])
plt.xlabel('Timestamp')
plt.title("Training data prediction")
plt.show()

تربیتی ڈیٹا کے لیے MAPE پرنٹ کریں

print('MAPE for training data: ', mape(y_train_pred, y_train)*100, '%')

MAPE for training data: 1.7195710200875551 %

جانچ کے ڈیٹا کے لیے پیش گوئیوں کو پلاٹ کریں

plt.figure(figsize=(10,3))
plt.plot(test_timestamps, y_test, color = 'red', linewidth=2.0, alpha = 0.6)
plt.plot(test_timestamps, y_test_pred, color = 'blue', linewidth=0.8)
plt.legend(['Actual','Predicted'])
plt.xlabel('Timestamp')
plt.show()

جانچ کے ڈیٹا کے لیے MAPE پرنٹ کریں

print('MAPE for testing data: ', mape(y_test_pred, y_test)*100, '%')

MAPE for testing data:  1.2623790187854018 %

🏆 آپ کے جانچ کے ڈیٹا سیٹ پر بہت اچھا نتیجہ ہے!

مکمل ڈیٹا سیٹ پر ماڈل کی کارکردگی چیک کریں ¹

# Extracting load values as numpy array
data = energy.copy().values

# Scaling
data = scaler.transform(data)

# Transforming to 2D tensor as per model input requirement
data_timesteps=np.array([[j for j in data[i:i+timesteps]] for i in range(0,len(data)-timesteps+1)])[:,:,0]
print("Tensor shape: ", data_timesteps.shape)

# Selecting inputs and outputs from data
X, Y = data_timesteps[:,:timesteps-1],data_timesteps[:,[timesteps-1]]
print("X shape: ", X.shape,"\nY shape: ", Y.shape)

Tensor shape:  (26300, 5)
X shape:  (26300, 4) 
Y shape:  (26300, 1)

# Make model predictions
Y_pred = model.predict(X).reshape(-1,1)

# Inverse scale and reshape
Y_pred = scaler.inverse_transform(Y_pred)
Y = scaler.inverse_transform(Y)

plt.figure(figsize=(30,8))
plt.plot(Y, color = 'red', linewidth=2.0, alpha = 0.6)
plt.plot(Y_pred, color = 'blue', linewidth=0.8)
plt.legend(['Actual','Predicted'])
plt.xlabel('Timestamp')
plt.show()

print('MAPE: ', mape(Y_pred, Y)*100, '%')

MAPE:  2.0572089029888656 %

🏆 بہت اچھے پلاٹس، جو ایک ماڈل کی اچھی درستگی کو ظاہر کرتے ہیں۔ شاباش!

🚀چیلنج

ماڈل بناتے وقت ہائپرپیرامیٹرز (گاما، C، ایپسیلون) کو ایڈجسٹ کرنے کی کوشش کریں اور ڈیٹا پر جائزہ لیں تاکہ دیکھیں کہ کون سا ہائپرپیرامیٹرز کا سیٹ جانچ کے ڈیٹا پر بہترین نتائج دیتا ہے۔ ان ہائپرپیرامیٹرز کے بارے میں مزید جاننے کے لیے، آپ یہ دستاویز دیکھ سکتے ہیں۔
ماڈل کے لیے مختلف کرنل فنکشنز استعمال کرنے کی کوشش کریں اور ان کی کارکردگی کا تجزیہ کریں۔ ایک مددگار دستاویز یہاں مل سکتی ہے۔
ماڈل کے لیے timesteps کے مختلف اقدار استعمال کرنے کی کوشش کریں تاکہ پیش گوئی کے لیے پیچھے دیکھ سکیں۔

پوسٹ لیکچر کوئز

جائزہ اور خود مطالعہ

یہ سبق وقت سیریز کی پیش گوئی کے لیے SVR کے اطلاق کو متعارف کرانے کے لیے تھا۔ SVR کے بارے میں مزید پڑھنے کے لیے، آپ اس بلاگ کا حوالہ دے سکتے ہیں۔ یہ scikit-learn پر دستاویز SVMs کے بارے میں زیادہ جامع وضاحت فراہم کرتی ہے، SVRs اور دیگر نفاذ کی تفصیلات جیسے مختلف کرنل فنکشنز جو استعمال کیے جا سکتے ہیں، اور ان کے پیرامیٹرز۔

اسائنمنٹ

ایک نیا SVR ماڈل

کریڈٹس

ڈسکلیمر:
یہ دستاویز AI ترجمہ سروس Co-op Translator کا استعمال کرتے ہوئے ترجمہ کی گئی ہے۔ ہم درستگی کے لیے کوشش کرتے ہیں، لیکن براہ کرم آگاہ رہیں کہ خودکار ترجمے میں غلطیاں یا غیر درستیاں ہو سکتی ہیں۔ اصل دستاویز کو اس کی اصل زبان میں مستند ذریعہ سمجھا جانا چاہیے۔ اہم معلومات کے لیے، پیشہ ور انسانی ترجمہ کی سفارش کی جاتی ہے۔ ہم اس ترجمے کے استعمال سے پیدا ہونے والی کسی بھی غلط فہمی یا غلط تشریح کے ذمہ دار نہیں ہیں۔

اس سیکشن میں متن، کوڈ اور آؤٹ پٹ @AnirbanMukherjeeXD کی طرف سے فراہم کیا گیا تھا۔ ↩︎
اس سیکشن میں متن، کوڈ اور آؤٹ پٹ ARIMA سے لیا گیا تھا۔ ↩︎

README.md Unescape Escape