Поделиться через

Использование моделей LightGBM с SynapseML в Microsoft Fabric

  • Статья

Платформа LightGBM специализируется на создании высококачественных и графических алгоритмов дерева принятия решений с поддержкой GPU для ранжирования, классификации и многих других задач машинного обучения. В этой статье вы используете LightGBM для создания классификации, регрессии и ранжирования моделей.

LightGBM — это платформа с открытым кодом, распределенная, высокопроизводительная градиентная градиентная платформа (GBDT, GBRT, GBM или MART). LightGBM является частью проекта DMTK корпорации Майкрософт. Вы можете использовать LightGBM с помощью LightGBMClassifier, LightGBMRegressor и LightGBMRanker. LightGBM поставляется с преимуществами включения в существующие конвейеры SparkML и используемых для пакетной, потоковой передачи и обслуживания рабочих нагрузок. Он также предлагает широкий спектр настраиваемых параметров, которые можно использовать для настройки системы дерева принятия решений. LightGBM в Spark также поддерживает новые типы проблем, таких как регрессия квантиля.

Необходимые компоненты

  • Перейдите к интерфейсу Обработка и анализ данных в Microsoft Fabric.
  • Создайте записную книжку.
  • Подключите записную книжку к lakehouse. В левой части записной книжки нажмите кнопку "Добавить", чтобы добавить существующее озеро или создать новую.

Использование LightGBMClassifier для обучения модели классификации

В этом разделе описано, как создать модель классификации для прогнозирования банкротства с помощью LightGBM.

  1. Чтение набора данных.

    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. Разделить набор данных на наборы обучения и тестирования.

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

  3. Добавьте инсификатор для преобразования функций в векторы.

    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. Проверьте, не сбалансирована ли данные.

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

  5. Обучение модели с помощью LightGBMClassifier.

    from synapse.ml.lightgbm import LightGBMClassifier

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

    model = model.fit(train_data)

  6. Визуализация важности признаков

    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. Создание прогнозов с помощью модели

    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)

Использование LightGBMRegressor для обучения модели квантилейной регрессии

В этом разделе описано, как создать модель регрессии для обнаружения наркотиков с помощью LightGBM.

  1. Чтение набора данных.

    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. Разделить набор данных на наборы обучения и тестирования.

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

  3. Обучение модели с помощью LightGBMRegressor.

    from synapse.ml.lightgbm import LightGBMRegressor

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

    print(model.getFeatureImportances())

  4. Создайте прогнозы с помощью модели.

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

    from synapse.ml.train import ComputeModelStatistics

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

Использование LightGBMRanker для обучения модели ранжирования

В этом разделе описано, как создать модель ранжирования с помощью LightGBM.

  1. Чтение набора данных.

    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. Обучение модели ранжирования с помощью 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",
    dataTransferMode="bulk"
)

    lgbm_ranker_model = lgbm_ranker.fit(df)

  3. Создайте прогнозы с помощью модели.

    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()

Связанный контент