Použití modelů LightGBM se službou SynapseML v Microsoft Fabric

  • Článek

Architektura LightGBM se specializuje na vytváření vysoce kvalitních algoritmů rozhodovacího stromu s podporou GPU pro řazení, klasifikaci a mnoho dalších úloh strojového učení. V tomto článku použijete LightGBM k sestavení modelů klasifikace, regrese a řazení.

LightGBM je opensourcový, distribuovaný, vysoce výkonný přechodový nárůst (GBDT, GBRT, GBM nebo MART). LightGBM je součástí projektu DMTK Od Microsoftu. LightGBM můžete použít pomocí LightGBMClassifier, LightGBMRegressor a LightGBMRanker. LightGBM přináší výhody začlenění do stávajících kanálů SparkML a používaných pro dávkové, streamování a obsluhu úloh. Nabízí také širokou škálu vyladěných parametrů, které lze použít k přizpůsobení systému rozhodovacího stromu. LightGBM ve Sparku také podporuje nové typy problémů, jako je regrese quantile.

Požadavky

  • Přejděte do prostředí Datová Věda v Microsoft Fabric.
  • Vytvořte nový poznámkový blok.
  • Připojte poznámkový blok k jezeru. Na levé straně poznámkového bloku vyberte Přidat a přidejte existující jezero nebo vytvořte nový.

Slouží LightGBMClassifier k trénování klasifikačního modelu.

V této části použijete LightGBM k vytvoření klasifikačního modelu pro predikci bankrotu.

  1. Přečtěte si datovou sadu.

    from pyspark.sql import SparkSession

# Bootstrap Spark Session
spark = SparkSession.builder.getOrCreate()

from synapse.ml.core.platform import *

    df = (
    spark.read.format("csv")
    .option("header", True)
    .option("inferSchema", True)
    .load(
        "wasbs://publicwasb@mmlspark.blob.core.windows.net/company_bankruptcy_prediction_data.csv"
    )
)
# print dataset size
print("records read: " + str(df.count()))
print("Schema: ")
df.printSchema()

    display(df)

  2. Rozdělte datovou sadu na trénovací a testovací sady.

    train, test = df.randomSplit([0.85, 0.15], seed=1)

  3. Přidejte featurizátor pro převod funkcí na vektory.

    from pyspark.ml.feature import VectorAssembler

feature_cols = df.columns[1:]
featurizer = VectorAssembler(inputCols=feature_cols, outputCol="features")
train_data = featurizer.transform(train)["Bankrupt?", "features"]
test_data = featurizer.transform(test)["Bankrupt?", "features"]

  4. Zkontrolujte, jestli jsou data nevyvážená.

    display(train_data.groupBy("Bankrupt?").count())

  5. Trénování modelu pomocí LightGBMClassifier.

    from synapse.ml.lightgbm import LightGBMClassifier

model = LightGBMClassifier(
    objective="binary", featuresCol="features", labelCol="Bankrupt?", isUnbalance=True
)

    model = model.fit(train_data)

  6. Vizualizace důležitosti funkcí

    import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt

feature_importances = model.getFeatureImportances()
fi = pd.Series(feature_importances, index=feature_cols)
fi = fi.sort_values(ascending=True)
f_index = fi.index
f_values = fi.values

# print feature importances
print("f_index:", f_index)
print("f_values:", f_values)

# plot
x_index = list(range(len(fi)))
x_index = [x / len(fi) for x in x_index]
plt.rcParams["figure.figsize"] = (20, 20)
plt.barh(
    x_index, f_values, height=0.028, align="center", color="tan", tick_label=f_index
)
plt.xlabel("importances")
plt.ylabel("features")
plt.show()

  7. Generování předpovědí pomocí modelu

    predictions = model.transform(test_data)
predictions.limit(10).toPandas()

    from synapse.ml.train import ComputeModelStatistics

metrics = ComputeModelStatistics(
    evaluationMetric="classification",
    labelCol="Bankrupt?",
    scoredLabelsCol="prediction",
).transform(predictions)
display(metrics)

Slouží LightGBMRegressor k trénování regresního modelu quantile.

V této části použijete LightGBM k vytvoření regresního modelu pro zjišťování drog.

  1. Přečtěte si datovou sadu.

    triazines = spark.read.format("libsvm").load(
    "wasbs://publicwasb@mmlspark.blob.core.windows.net/triazines.scale.svmlight"
)

    # print some basic info
print("records read: " + str(triazines.count()))
print("Schema: ")
triazines.printSchema()
display(triazines.limit(10))

  2. Rozdělte datovou sadu na trénovací a testovací sady.

    train, test = triazines.randomSplit([0.85, 0.15], seed=1)

  3. Trénování modelu pomocí LightGBMRegressor.

    from synapse.ml.lightgbm import LightGBMRegressor

model = LightGBMRegressor(
    objective="quantile", alpha=0.2, learningRate=0.3, numLeaves=31
).fit(train)

    print(model.getFeatureImportances())

  4. Generování předpovědí pomocí modelu

    scoredData = model.transform(test)
display(scoredData)

    from synapse.ml.train import ComputeModelStatistics

metrics = ComputeModelStatistics(
    evaluationMetric="regression", labelCol="label", scoresCol="prediction"
).transform(scoredData)
display(metrics)

Použití LightGBMRanker k trénování modelu řazení

V této části použijete LightGBM k vytvoření modelu řazení.

  1. Přečtěte si datovou sadu.

    df = spark.read.format("parquet").load(
    "wasbs://publicwasb@mmlspark.blob.core.windows.net/lightGBMRanker_train.parquet"
)
# print some basic info
print("records read: " + str(df.count()))
print("Schema: ")
df.printSchema()
display(df.limit(10))

  2. Trénování modelu řazení pomocí LightGBMRanker.

    from synapse.ml.lightgbm import LightGBMRanker

features_col = "features"
query_col = "query"
label_col = "labels"
lgbm_ranker = LightGBMRanker(
    labelCol=label_col,
    featuresCol=features_col,
    groupCol=query_col,
    predictionCol="preds",
    leafPredictionCol="leafPreds",
    featuresShapCol="importances",
    repartitionByGroupingColumn=True,
    numLeaves=32,
    numIterations=200,
    evalAt=[1, 3, 5],
    metric="ndcg",
)

    lgbm_ranker_model = lgbm_ranker.fit(df)

  3. Generování předpovědí pomocí modelu

    dt = spark.read.format("parquet").load(
    "wasbs://publicwasb@mmlspark.blob.core.windows.net/lightGBMRanker_test.parquet"
)
predictions = lgbm_ranker_model.transform(dt)
predictions.limit(10).toPandas()

Související obsah