Kurz: Nahrávání, přístup a zkoumání dat ve službě Azure Machine Learning

PLATÍ PRO: Python SDK azure-ai-ml v2 (aktuální)

V tomto kurzu se naučíte:

• Nahrání dat do cloudového úložiště
• Vytvoření datového assetu služby Azure Machine Learning
• Přístup k datům v poznámkovém bloku pro interaktivní vývoj
• Vytvoření nových verzí datových prostředků

Projekt strojového učení obvykle začíná průzkumnou analýzou dat (EDA), předzpracováním dat (čištění, příprava funkcí) a vytvářením prototypů modelu Machine Learning pro ověření hypotéz. Tato fáze projektu prototypů je vysoce interaktivní. Hodí se k vývoji v integrovaném vývojovém prostředí (IDE) nebo poznámkovém bloku Jupyter s interaktivní konzolou Pythonu. Tento kurz popisuje tyto myšlenky.

Toto video ukazuje, jak začít studio Azure Machine Learning, abyste mohli postupovat podle kroků v tomto kurzu. Video ukazuje, jak vytvořit poznámkový blok, naklonovat poznámkový blok, vytvořit výpočetní instanci a stáhnout data potřebná pro tento kurz. Kroky jsou popsané také v následujících částech.

Požadavky

1. Pokud chcete používat Azure Machine Learning, potřebujete pracovní prostor. Pokud ho nemáte, dokončete vytváření prostředků, které potřebujete, abyste mohli začít vytvářet pracovní prostor a získat další informace o jeho používání.

   Důležité

   Pokud je váš pracovní prostor Azure Machine Learning nakonfigurovaný se spravovanou virtuální sítí, možná budete muset přidat odchozí pravidla, která umožní přístup k veřejným úložištím balíčků Pythonu. Další informace najdete v tématu Scénář: Přístup k veřejným balíčkům strojového učení.

2. Přihlaste se do studia a vyberte pracovní prostor, pokud ještě není otevřený.

3. Otevřete nebo vytvořte poznámkový blok v pracovním prostoru:

   • Pokud chcete zkopírovat a vložit kód do buněk, vytvořte nový poznámkový blok.
   • Nebo otevřete kurzy/get-started-notebooks/explore-data.ipynb v části Ukázky studia. Potom vyberte Clone (Klonovat ) a přidejte poznámkový blok do složky Soubory. Ukázkové poznámkové bloky najdete v tématu Výuka z ukázkových poznámkových bloků.

Nastavení jádra a otevření v editoru Visual Studio Code (VS Code)

1. Na horním panelu nad otevřeným poznámkovým blokem vytvořte výpočetní instanci, pokud ji ještě nemáte.

   

2. Pokud je výpočetní instance zastavená, vyberte Spustit výpočetní prostředky a počkejte, až bude spuštěný.

   

3. Počkejte na spuštění výpočetní instance. Pak se ujistěte, že jádro, které se nachází v pravém horním rohu, je Python 3.10 - SDK v2. Pokud ne, vyberte toto jádro pomocí rozevíracího seznamu.

   

   Pokud toto jádro nevidíte, ověřte, že je vaše výpočetní instance spuštěná. Pokud ano, vyberte tlačítko Aktualizovat v pravém horním rohu poznámkového bloku.

4. Pokud se zobrazí banner s informací, že potřebujete být ověřeni, vyberte Ověřit.

5. Poznámkový blok můžete spustit tady nebo ho otevřít ve VS Code pro úplné integrované vývojové prostředí (IDE) s využitím prostředků Azure Machine Learning. Vyberte Otevřít v editoru VS Code a pak vyberte možnost Web nebo Desktop. Při spuštění tímto způsobem se VS Code připojí k vaší výpočetní instanci, jádru a systému souborů pracovního prostoru.

   

Důležité

Zbytek tohoto kurzu obsahuje buňky poznámkového bloku kurzu. Pokud jste ho naklonovali, zkopírujte je a vložte do nového poznámkového bloku nebo ho teď přepněte do poznámkového bloku.

Stažení dat použitých v tomto kurzu

Při příjmu dat zpracovává Azure Data Explorer nezpracovaná data v těchto formátech. Tento kurz používá tuto ukázku dat klienta ve formátu CSV. Postup pokračuje v prostředku služby Azure Machine Learning. V tomto prostředku vytvoříme místní složku s navrhovaným názvem dat přímo pod složkou, ve které se tento poznámkový blok nachází.

Poznámka:

Tento kurz závisí na datech umístěných v umístění složky prostředků služby Azure Machine Learning. Pro účely tohoto kurzu "local" znamená umístění složky v daném prostředku služby Azure Machine Learning.

1. Pod třemi tečkami vyberte Otevřít terminál , jak je znázorněno na tomto obrázku:

   

2. Okno terminálu se otevře na nové kartě.

3. Ujistěte se, že jste cd (změnit adresář) do stejné složky, ve které se tento poznámkový blok nachází. Pokud je poznámkový blok například ve složce s názvem get-started-notebooks:

   cd get-started-notebooks    #  modify this to the path where your notebook is located
   

4. Zadáním těchto příkazů v okně terminálu zkopírujte data do výpočetní instance:

   mkdir data
   cd data                     # the sub-folder where you'll store the data
   wget https://azuremlexamples.blob.core.windows.net/datasets/credit_card/default_of_credit_card_clients.csv
   

5. Teď můžete okno terminálu zavřít.

Další informace o datech v úložišti UC Irvine Machine Learning najdete v tomto prostředku.

Vytvoření popisovače pracovního prostoru

Než prozkoumáme kód, potřebujete způsob, jak odkazovat na váš pracovní prostor. ml_client Vytvoříte pro popisovač pracovního prostoru. Pak použijete ml_client ke správě prostředků a úloh.

Do další buňky zadejte ID předplatného, název skupiny prostředků a název pracovního prostoru. Tyto hodnoty najdete takto:

1. V pravém horním studio Azure Machine Learning panelu nástrojů vyberte název pracovního prostoru.
2. Zkopírujte hodnotu pro pracovní prostor, skupinu prostředků a ID předplatného do kódu.
3. Hodnoty musíte jednotlivě zkopírovat postupně, oblast zavřít a vložit a pak pokračovat k dalšímu.

from azure.ai.ml import MLClient
from azure.identity import DefaultAzureCredential
from azure.ai.ml.entities import Data
from azure.ai.ml.constants import AssetTypes

# authenticate
credential = DefaultAzureCredential()

# Get a handle to the workspace
ml_client = MLClient(
    credential=credential,
    subscription_id="<SUBSCRIPTION_ID>",
    resource_group_name="<RESOURCE_GROUP>",
    workspace_name="<AML_WORKSPACE_NAME>",
)

Poznámka:

Vytvoření MLClient se nepřipojí k pracovnímu prostoru. Inicializace klienta je opožděná. Čeká na první volání. K tomu dochází v další buňce kódu.

Nahrání dat do cloudového úložiště

Azure Machine Learning používá identifikátory URI (Uniform Resource Identifier), které odkazují na umístění úložiště v cloudu. Identifikátor URI usnadňuje přístup k datům v poznámkových blocích a úlohách. Formáty identifikátoru URI dat mají formát podobný webovým adresám URL, které používáte ve webovém prohlížeči pro přístup k webovým stránkám. Příklad:

• Přístup k datům z veřejného serveru https: https://<account_name>.blob.core.windows.net/<container_name>/<folder>/<file>
• Přístup k datům z Azure Data Lake Gen2: abfss://<file_system>@<account_name>.dfs.core.windows.net/<folder>/<file>

Datový prostředek služby Azure Machine Learning se podobá záložkám webového prohlížeče (oblíbené položky). Místo zapamatování dlouhých cest úložiště (URI), které odkazují na nejčastěji používaná data, můžete vytvořit datový prostředek a pak k ho získat přístup popisným názvem.

Vytvoření datového assetu také vytvoří odkaz na umístění zdroje dat spolu s kopií jeho metadat. Vzhledem k tomu, že data zůstávají v existujícím umístění, neúčtují se vám žádné další náklady na úložiště a neriskujete integritu zdroje dat. Datové prostředky můžete vytvářet z úložišť dat služby Azure Machine Learning, Azure Storage, veřejných adres URL a místních souborů.

Tip

V případě nahrávání dat s menší velikostí funguje vytváření datových prostředků služby Azure Machine Learning dobře pro nahrávání dat z místních prostředků počítače do cloudového úložiště. Tento přístup se vyhne nutnosti používat další nástroje nebo nástroje. Nahrání dat s větší velikostí ale může vyžadovat vyhrazený nástroj nebo nástroj – například azcopy. Nástroj příkazového řádku azcopy přesune data do a ze služby Azure Storage. Další informace o nástroji azcopy najdete v tomto prostředku.

Další buňka poznámkového bloku vytvoří datový asset. Ukázka kódu nahraje nezpracovaný datový soubor do určeného prostředku cloudového úložiště.

Pokaždé, když vytvoříte datový asset, potřebujete pro něj jedinečnou verzi. Pokud už verze existuje, zobrazí se chyba. V tomto kódu použijeme "počáteční" pro první čtení dat. Pokud už tato verze existuje, nebudeme ji znovu vytvářet.

Parametr verze můžete také vynechat. V tomto případě se pro vás vygeneruje číslo verze, počínaje číslem 1 a pak se odsud zvýší.

V tomto kurzu se jako první verze používá název "initial". Kurz vytvoření produkčních kanálů strojového učení používá také tuto verzi dat, takže tady použijeme hodnotu, kterou v tomto kurzu znovu uvidíte.

from azure.ai.ml.entities import Data
from azure.ai.ml.constants import AssetTypes

# update the 'my_path' variable to match the location of where you downloaded the data on your
# local filesystem

my_path = "./data/default_of_credit_card_clients.csv"
# set the version number of the data asset
v1 = "initial"

my_data = Data(
    name="credit-card",
    version=v1,
    description="Credit card data",
    path=my_path,
    type=AssetTypes.URI_FILE,
)

## create data asset if it doesn't already exist:
try:
    data_asset = ml_client.data.get(name="credit-card", version=v1)
    print(
        f"Data asset already exists. Name: {my_data.name}, version: {my_data.version}"
    )
except:
    ml_client.data.create_or_update(my_data)
    print(f"Data asset created. Name: {my_data.name}, version: {my_data.version}")

Pokud chcete zkontrolovat nahraná data, vyberte Data na levé straně. Data se nahrají a vytvoří se datový asset:

Tato data se nazývají platební karta a na kartě Datové prostředky je vidíme ve sloupci Název .

Úložiště dat Azure Machine Learning je odkazem na existující účet úložiště v Azure. Úložiště dat nabízí tyto výhody:

1. Běžné a snadno použitelné rozhraní API pro interakci s různými typy úložiště

   • Azure Data Lake Storage
   • Objekt blob
   • Soubory

   a metody ověřování.

2. Jednodušší způsob, jak zjistit užitečné úložiště dat při práci jako tým.

3. Ve skriptech můžete skrýt informace o připojení pro přístup k datům založeným na přihlašovacích údajích (instanční objekt, SAS/klíč).

Přístup k datům v poznámkovém bloku

Pandas přímo podporuje identifikátory URI – tento příklad ukazuje, jak číst soubor CSV z úložiště dat služby Azure Machine Learning:

import pandas as pd

df = pd.read_csv("azureml://subscriptions/<subid>/resourcegroups/<rgname>/workspaces/<workspace_name>/datastores/<datastore_name>/paths/<folder>/<filename>.csv")

Jak už jsme ale zmínili dříve, může být obtížné si tyto identifikátory URI zapamatovat. Kromě toho je nutné ručně nahradit všechny <podřetětěžce> v příkazu pd.read_csv skutečnými hodnotami pro vaše prostředky.

Budete chtít vytvořit datové prostředky pro často požadovaná data. Tady je jednodušší způsob, jak získat přístup k souboru CSV v Pandas:

Důležité

V buňce poznámkového bloku spusťte tento kód pro instalaci knihovny Pythonu azureml-fsspec do jádra Jupyter:

%pip install -U azureml-fsspec

import pandas as pd

# get a handle of the data asset and print the URI
data_asset = ml_client.data.get(name="credit-card", version=v1)
print(f"Data asset URI: {data_asset.path}")

# read into pandas - note that you will see 2 headers in your data frame - that is ok, for now

df = pd.read_csv(data_asset.path)
df.head()

Další informace o přístupu k datům v poznámkovém bloku najdete v tématu Přístup k datům z cloudového úložiště Azure během interaktivního vývoje.

Vytvoření nové verze datového assetu

Data potřebují nějaké světlé čištění, aby se vešel do trénování modelu strojového učení. Má:

• dvě záhlaví
• sloupec ID klienta; Tuto funkci bychom ve službě Machine Learning nepoužili.
• mezery v názvu proměnné odpovědi

Ve srovnání s formátem CSV se formát souboru Parquet stává lepším způsobem, jak tato data uložit. Parquet nabízí kompresi a udržuje schéma. Pokud chcete data vyčistit a uložit do Parquet, použijte:

# read in data again, this time using the 2nd row as the header
df = pd.read_csv(data_asset.path, header=1)
# rename column
df.rename(columns={"default payment next month": "default"}, inplace=True)
# remove ID column
df.drop("ID", axis=1, inplace=True)

# write file to filesystem
df.to_parquet("./data/cleaned-credit-card.parquet")

Tato tabulka ukazuje strukturu dat v původním souboru default_of_credit_card_clients.csv . Soubor CSV stažený v předchozím kroku Nahraná data obsahují 23 vysvětlujících proměnných a 1 proměnnou odpovědi, jak je znázorněno tady:

Názvy sloupců	Typ proměnné	Popis
X1	Vysvětlující	Částka daného kreditu (NT dollar): zahrnuje jak individuální spotřebitelský úvěr, tak i jejich rodinný (doplňkový) kredit.
X2	Vysvětlující	Pohlaví (1 = muž; 2 = žena).
X3	Vysvětlující	Vzdělávání (1 = absolventská škola; 2 = univerzita; 3 = střední škola; 4 = ostatní).
X4	Vysvětlující	Rodinný stav (1 = ženatý; 2 = single; 3 = ostatní).
X5	Vysvětlující	Věk (roky).
X6-X11	Vysvětlující	Historie předchozích plateb. Sledovali jsme záznamy o minulých měsíčních platbách (od dubna do září 2005). -1 = řádně zaplatit; 1 = zpoždění platby za jeden měsíc; 2 = zpoždění platby po dobu dvou měsíců; . . .; 8 = zpoždění platby po dobu osmi měsíců; 9 = zpoždění platby po dobu devíti měsíců a výše.
X12-17	Vysvětlující	Částka vyúčtování (NT dolar) od dubna do září 2005.
X18-23	Vysvětlující	Výše předchozí platby (NT dolar) od dubna do září 2005.
Y	Response	Výchozí platba (Ano = 1, Ne = 0)

Dále vytvořte novou verzi datového prostředku (data se automaticky nahrají do cloudového úložiště). Pro tuto verzi přidejte časovou hodnotu, aby se při každém spuštění tohoto kódu vytvořilo jiné číslo verze.

from azure.ai.ml.entities import Data
from azure.ai.ml.constants import AssetTypes
import time

# Next, create a new *version* of the data asset (the data is automatically uploaded to cloud storage):
v2 = "cleaned" + time.strftime("%Y.%m.%d.%H%M%S", time.gmtime())
my_path = "./data/cleaned-credit-card.parquet"

# Define the data asset, and use tags to make it clear the asset can be used in training

my_data = Data(
    name="credit-card",
    version=v2,
    description="Default of credit card clients data.",
    tags={"training_data": "true", "format": "parquet"},
    path=my_path,
    type=AssetTypes.URI_FILE,
)

## create the data asset

my_data = ml_client.data.create_or_update(my_data)

print(f"Data asset created. Name: {my_data.name}, version: {my_data.version}")

Vyčištěný soubor parquet je nejnovějším zdrojem dat verze. Tento kód zobrazí nejprve sadu výsledků verze CSV a pak verzi Parquet:

import pandas as pd

# get a handle of the data asset and print the URI
data_asset_v1 = ml_client.data.get(name="credit-card", version=v1)
data_asset_v2 = ml_client.data.get(name="credit-card", version=v2)

# print the v1 data
print(f"V1 Data asset URI: {data_asset_v1.path}")
v1df = pd.read_csv(data_asset_v1.path)
print(v1df.head(5))

# print the v2 data
print(
    "_____________________________________________________________________________________________________________\n"
)
print(f"V2 Data asset URI: {data_asset_v2.path}")
v2df = pd.read_parquet(data_asset_v2.path)
print(v2df.head(5))

Vyčištění prostředků

Pokud chcete pokračovat v dalších kurzech, přejděte k dalším krokům.

Zastavení výpočetní instance

Pokud ho teď nechcete používat, zastavte výpočetní instanci:

1. V sadě Studio v levé navigační oblasti vyberte Compute.
2. Na horních kartách vyberte Výpočetní instance.
3. V seznamu vyberte výpočetní instanci.
4. Na horním panelu nástrojů vyberte Zastavit.

Odstranění všech prostředků

Důležité

Prostředky, které jste vytvořili, se dají použít jako předpoklady pro další kurzy a články s postupy pro Azure Machine Learning.

Pokud nemáte v úmyslu používat žádné prostředky, které jste vytvořili, odstraňte je, abyste za ně neúčtovaly žádné poplatky:

1. Na webu Azure Portal do vyhledávacího pole zadejte skupiny prostředků a vyberte je z výsledků.

2. V seznamu vyberte skupinu prostředků, kterou jste vytvořili.

3. Na stránce Přehled vyberte Odstranit skupinu prostředků.

   

4. Zadejte název skupiny prostředků. Poté vyberte Odstranit.

Další kroky

Další informace o datových prostředcích najdete v tématu Vytvoření datových prostředků.

Další informace o úložištích dat najdete v tématu Vytváření úložišť dat.

V dalším kurzu se dozvíte, jak vyvíjet trénovací skript:

Vývoj modelů na cloudové pracovní stanici