Tutorial do R: executar previsões em procedimentos armazenados do SQL

Artigo
05/30/2023

Aplica-se a: SQL Server 2016 (13.x) e versões posteriores Instância Gerenciada de SQL do Azure

Na quinta parte desta série de tutoriais em cinco partes, você aprenderá a operacionalizar o modelo treinado e salvo na parte anterior usando o modelo para prever possíveis resultados. O modelo é encapsulado em um procedimento armazenado que pode ser chamado diretamente por outros aplicativos.

Este artigo demonstra duas maneiras de executar a pontuação:

Modo de pontuação em lote: use uma consulta SELECT como uma entrada para o procedimento armazenado. O procedimento armazenado retorna uma tabela de observações correspondente aos casos de entrada.
Modo de pontuação individual: passe um conjunto de valores de parâmetros individuais como entrada. O procedimento armazenado retorna uma única linha ou valor.

Neste artigo, você vai:

Criar e usar procedimentos armazenados para executar a pontuação em lote
Criar e usar procedimentos armazenados para executar a pontuação em uma única linha

Na parte um, você instalou os pré-requisitos e restaurou o banco de dados de exemplo.

Na parte dois, você examinou os dados do exemplo e gerou alguns gráficos.

Na parte três, você aprendeu a criar recursos a partir de dados brutos usando uma função do Transact-SQL. Em seguida, você chamou essa função por meio de um procedimento armazenado para criar uma tabela que contém os valores de recurso.

Na parte quatro, você carregou os módulos e chamou as funções necessárias para criar e treinar o modelo usando um procedimento armazenado do SQL Server.

Pontuação básica

O procedimento armazenado RPredict ilustra a sintaxe básica para encapsular uma chamada de PREDICT em um procedimento armazenado.

CREATE PROCEDURE [dbo].[RPredict] (@model varchar(250), @inquery nvarchar(max))
AS 
BEGIN 

DECLARE @lmodel2 varbinary(max) = (SELECT model FROM nyc_taxi_models WHERE name = @model);  
EXEC sp_execute_external_script @language = N'R',
  @script = N' 
    mod <- unserialize(as.raw(model));
    print(summary(mod))
    OutputDataSet <- data.frame(predict(mod, InputDataSet, type = "response"));
    str(OutputDataSet)
    print(OutputDataSet)
    ',
  @input_data_1 = @inquery,
  @params = N'@model varbinary(max)',
  @model = @lmodel2 
  WITH RESULT SETS (("Score" float));
END
GO

A instrução SELECT obtém o modelo serializado do banco de dados e armazena o modelo na variável mod do R para processamento adicional com o R.
Os novos casos para pontuação são obtidos por meio da consulta Transact-SQL especificada no @inquery, o primeiro parâmetro do procedimento armazenado. Conforme os dados da consulta são lidos, as linhas são salvas no quadro de dados padrão, InputDataSet. Esse quadro de dados é passado para a função PREDICT, que gera as pontuações.

OutputDataSet <- data.frame(predict(mod, InputDataSet, type = "response"));

Como um data.frame pode conter uma única linha, você pode usar o mesmo código para a pontuação única ou de lote.
O valor retornado pela função PREDICT é um float que representa a probabilidade de o motorista receber uma gorjeta de qualquer valor.

Pontuação de lote (uma lista de previsões)

Um cenário mais comum é gerar previsões para várias observações no modo de lote. Nesta etapa, vamos ver como funciona a pontuação de lote.

Comece obtendo um conjunto menor de dados de entrada com o qual trabalhar. Esta consulta cria uma lista das “10 primeiras” corridas com contagem de passageiros e outros recursos necessários para fazer uma previsão.

SELECT TOP 10 a.passenger_count AS passenger_count, a.trip_time_in_secs AS trip_time_in_secs, a.trip_distance AS trip_distance, a.dropoff_datetime AS dropoff_datetime, dbo.fnCalculateDistance(pickup_latitude, pickup_longitude, dropoff_latitude,dropoff_longitude) AS direct_distance

FROM (SELECT medallion, hack_license, pickup_datetime, passenger_count,trip_time_in_secs,trip_distance, dropoff_datetime, pickup_latitude, pickup_longitude, dropoff_latitude, dropoff_longitude FROM nyctaxi_sample)a

LEFT OUTER JOIN

(SELECT medallion, hack_license, pickup_datetime FROM nyctaxi_sample TABLESAMPLE (70 percent) REPEATABLE (98052)    )b

ON a.medallion=b.medallion AND a.hack_license=b.hack_license 
AND a.pickup_datetime=b.pickup_datetime
WHERE b.medallion IS NULL

Resultados de exemplo

passenger_count   trip_time_in_secs    trip_distance  dropoff_datetime          direct_distance
1                 283                  0.7            2013-03-27 14:54:50.000   0.5427964547
1                 289                  0.7            2013-02-24 12:55:29.000   0.3797099614
1                 214                  0.7            2013-06-26 13:28:10.000   0.6970098661

Crie um procedimento armazenado chamado RPredictBatchOutput no Management Studio.

CREATE PROCEDURE [dbo].[RPredictBatchOutput] (@model varchar(250), @inquery nvarchar(max))
AS
BEGIN
DECLARE @lmodel2 varbinary(max) = (SELECT model FROM nyc_taxi_models WHERE name = @model);
EXEC sp_execute_external_script 
  @language = N'R',
  @script = N'
    mod <- unserialize(as.raw(model));
    print(summary(mod))
    OutputDataSet <- data.frame(predict(mod, InputDataSet, type = "response"));
    str(OutputDataSet)
    print(OutputDataSet)
  ',
  @input_data_1 = @inquery,
  @params = N'@model varbinary(max)',
  @model = @lmodel2
  WITH RESULT SETS ((Score float));
END

Forneça o texto da consulta em uma variável e passe-o como um parâmetro para o procedimento armazenado:

-- Define the input data
DECLARE @query_string nvarchar(max)
SET @query_string='SELECT TOP 10 a.passenger_count as passenger_count, a.trip_time_in_secs AS trip_time_in_secs, a.trip_distance AS trip_distance, a.dropoff_datetime AS dropoff_datetime, dbo.fnCalculateDistance(pickup_latitude, pickup_longitude, dropoff_latitude,dropoff_longitude) AS direct_distance FROM  (SELECT medallion, hack_license, pickup_datetime, passenger_count,trip_time_in_secs,trip_distance, dropoff_datetime, pickup_latitude, pickup_longitude, dropoff_latitude, dropoff_longitude FROM nyctaxi_sample  )a   LEFT OUTER JOIN (SELECT medallion, hack_license, pickup_datetime FROM nyctaxi_sample TABLESAMPLE (70 percent) REPEATABLE (98052))b ON a.medallion=b.medallion AND a.hack_license=b.hack_license AND a.pickup_datetime=b.pickup_datetime WHERE b.medallion is null'

-- Call the stored procedure for scoring and pass the input data
EXEC [dbo].[RPredictBatchOutput] @model = 'RTrainLogit_model', @inquery = @query_string;

O procedimento armazenado retorna uma série de valores que representam a previsão de cada uma das 10 primeiras corridas. No entanto, as principais corridas também são corridas de um único passageiro com uma distância de corrida relativamente curta, para a qual é improvável que o motorista receba uma gorjeta.

Dica

Em vez de retornar apenas os resultados de "gorjeta sim" e "gorjeta não", você também pode retornar a pontuação de probabilidade da previsão e aplicar uma cláusula WHERE aos valores de coluna Pontuar para categorizar a pontuação como “propenso a dar gorjeta” ou “não propenso a dar gorjeta”, usando um valor de limite como 0,5 ou 0,7. Essa etapa não está incluída no procedimento armazenado, mas seria fácil de ser implementada.

Pontuação de linha única de várias entradas

Às vezes, você deseja passar vários valores de entrada e obter uma única previsão com base nesses valores. Por exemplo, você poderá definir uma planilha do Excel, um aplicativo Web ou um relatório do Reporting Services para chamar o procedimento armazenado e fornecer entradas digitadas ou selecionadas por usuários desses aplicativos.

Nesta seção, você aprenderá a criar previsões únicas usando um procedimento armazenado que usa várias entradas, como contagem de passageiros, distância da corrida e assim por diante. O procedimento armazenado cria uma pontuação com base no modelo do R armazenado anteriormente.

Se você chamar o procedimento armazenado de um aplicativo externo, verifique se os dados correspondem aos requisitos do modelo do R. Isso pode incluir a garantia de que os dados de entrada possam ser convertidos em um tipo de dados do R ou a validação do tipo e comprimento dos dados.

Crie um procedimento armazenado RPredictSingleRow.

CREATE PROCEDURE [dbo].[RPredictSingleRow] @model varchar(50), @passenger_count int = 0, @trip_distance float = 0, @trip_time_in_secs int = 0, @pickup_latitude float = 0, @pickup_longitude float = 0, @dropoff_latitude float = 0, @dropoff_longitude float = 0
AS
BEGIN
DECLARE @inquery nvarchar(max) = N'SELECT * FROM [dbo].[fnEngineerFeatures](@passenger_count, @trip_distance, @trip_time_in_secs,  @pickup_latitude, @pickup_longitude, @dropoff_latitude, @dropoff_longitude)';
DECLARE @lmodel2 varbinary(max) = (SELECT model FROM nyc_taxi_models WHERE name = @model);
EXEC sp_execute_external_script  
  @language = N'R',
  @script = N'  
    mod <- unserialize(as.raw(model));  
    print(summary(mod));  
    OutputDataSet <- data.frame(predict(mod, InputDataSet, type = "response"));
    str(OutputDataSet);
    print(OutputDataSet); 
    ',  
  @input_data_1 = @inquery,  
  @params = N'@model varbinary(max),@passenger_count int,@trip_distance float,@trip_time_in_secs int ,  @pickup_latitude float ,@pickup_longitude float ,@dropoff_latitude float ,@dropoff_longitude float', @model = @lmodel2, @passenger_count =@passenger_count, @trip_distance=@trip_distance, @trip_time_in_secs=@trip_time_in_secs, @pickup_latitude=@pickup_latitude, @pickup_longitude=@pickup_longitude, @dropoff_latitude=@dropoff_latitude, @dropoff_longitude=@dropoff_longitude  
  WITH RESULT SETS ((Score float));  
END

Experimente usá-lo, fornecendo os valores manualmente.

Abra uma nova janela de Consulta e chame o procedimento armazenado fornecendo valores para cada um dos parâmetros. Os parâmetros representam colunas de recursos usadas pelo modelo e são obrigatórios.

EXEC [dbo].[RPredictSingleRow] @model = 'RTrainLogit_model',
@passenger_count = 1,
@trip_distance = 2.5,
@trip_time_in_secs = 631,
@pickup_latitude = 40.763958,
@pickup_longitude = -73.973373,
@dropoff_latitude =  40.782139,
@dropoff_longitude = -73.977303

Ou use essa forma mais curta com suporte para parâmetros para um procedimento armazenado:

EXEC [dbo].[RPredictSingleRow] 'RTrainLogit_model', 1, 2.5, 631, 40.763958,-73.973373, 40.782139,-73.977303

Os resultados indicam que a probabilidade de receber uma gorjeta é baixa (zero) nessas 10 primeiras corridas, já que todas são corridas de passageiro único em uma distância relativamente curta.

Conclusões

Agora que você aprendeu a inserir o código R em procedimentos armazenados, pode estender essas práticas para criar seus próprios modelos. A integração com o Transact-SQL torna muito mais fácil a implantação de modelos do R para previsão e incorporação do novo treinamento do modelo como parte de um fluxo de trabalho de dados empresariais.

Próximas etapas

Neste artigo você:

Criou e usou procedimentos armazenados para executar a pontuação em lote
Criou e usou procedimentos armazenados para executar a pontuação em uma única linha

Confira mais informações sobre o R em Extensão do R no SQL Server.

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