- عنوان کتاب: Practical Conformal Prediction with Python Build Reliable and Trustworthy AI with Uncertainty Quantification, Prediction
- نویسنده: Ravindra Sharma
- حوزه: پیشبینی با هوش مصنوعی
- تعداد صفحه: 270
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 12.2 مگابایت
این کتاب یک راهنمای عملی نهایی برای درک و پیادهسازی پیشبینی همدیس برای ساخت سیستمهای یادگیری ماشین قابل اعتماد و آگاه از عدم قطعیت است. این کتاب مفاهیم اساسی پیشبینی همدیس، یک چارچوب مستقل از مدل و بدون توزیع برای کمیسازی عدم قطعیت پیشبینی را معرفی میکند و کاربرد عملی آنها را از طریق توضیحات روشن و مثالهای عملی پایتون بر اساس مسائل دنیای واقعی با استفاده از مجموعه دادههای گویا نشان میدهد. این کتاب با پوشش مبانی نظری و پیادهسازی عملی، خوانندگان را قادر میسازد تا شکاف بین دقت پیشبینی و قابلیت اطمینان را پر کنند. از این رو، چه دانشمند داده، مهندس یادگیری ماشین، محقق یا دانشجو باشید، این کتاب دانش و ابزارهایی را برای توسعه سیستمهای هوش مصنوعی ارائه میدهد که نه تنها دقیق، بلکه شفاف، قوی و قابل اعتماد نیز هستند. با تقویت درک عمیقتر از عدم قطعیت پیشبینی و قابلیت اطمینان مدل، مفاهیم ارائه شده در این کتاب در طیف گستردهای از وظایف یادگیری ماشین، از مدلهای پیشبینی ساده گرفته تا سیستمهای هوش مصنوعی پیچیده و در مقیاس بزرگ، قابل اجرا هستند و پیشبینی همدیس را به یک جزء ضروری از جعبه ابزار هر متخصص یادگیری ماشین تبدیل میکنند. این کتاب در هفت فصل سازماندهی شده است که با محیط پایتون و تنظیمات کد مورد نیاز برای همه آزمایشها شروع میشود. سپس، کاربرد پیشبینی تطبیقی را در وظایف اصلی یادگیری ماشین، از جمله رگرسیون، طبقهبندی و پیشبینی، قبل از بررسی تکنیکهای مقیاسبندی این روشها و بهکارگیری آنها در سناریوهای دنیای واقعی در حوزههای متنوع مانند امور مالی و خردهفروشی، معرفی میکند. در سراسر کتاب، تمام مفاهیم به شیوهای واضح و شهودی با استفاده از تجسمها، مثالهای دنیای واقعی، تمرینهای عملی پایتون و آزمونهای پایان فصل برای تقویت یادگیری و درگیر نگه داشتن خوانندگان توضیح داده شدهاند. در ادامه خلاصهای مختصر از هر فصل آمده است: فصل 1 با پرداختن به مسئله اساسی عدم قطعیت در یادگیری ماشین، انگیزه پشت پیشبینی تطبیقی (CP) را معرفی میکند. این فصل توضیح میدهد که چرا مدلهای سنتی، در عین دقیق بودن، نمیتوانند در پیشبینیهای خود اطمینان نشان دهند و چگونه این محدودیت، قابلیت اطمینان تصمیمگیری را تضعیف میکند. خوانندگان مفهوم تخمین عدم قطعیت بدون توزیع و مستقل از مدل را یاد میگیرند و میفهمند که چرا پیشبینی تطبیقی گامی حیاتی در جهت ساخت سیستمهای هوش مصنوعی قابل اعتماد ارائه میدهد. فصل 2 پایه نظری پیشبینی تطبیقی را ایجاد میکند و اصول آماری، روشهای کالیبراسیون و فرضیات کلیدی آن را پوشش میدهد. این فصل، مفاهیم نمرات انطباق، قابلیت تبادل و پوشش را معرفی میکند – بلوکهای سازنده ریاضی که پیشبینی تطبیقی را هم معتبر و هم مستقل از مدل میکنند. خوانندگان همچنین محیط پایتون خود را راهاندازی کرده و با کتابخانههای ضروری پیشبینی تطبیقی آشنا میشوند. فصل 3 به بررسی چگونگی گسترش پیشبینی تطبیقی به مسائل طبقهبندی میپردازد و خروجیهای تک برچسب را به مجموعههای پیشبینی کالیبره شده تبدیل میکند. این فصل، روشهای پیشبینی تطبیقی استقرایی، موندریان و تطبیقی را با پیادهسازیهای دقیق پایتون بررسی میکند و به خوانندگان کمک میکند تا دادههای نامتوازن و توزیعهای در حال تکامل را مدیریت کنند. فصل 4، پیشبینی تطبیقی را برای اهداف پیوسته معرفی میکند و بر ساخت فواصل پیشبینی که اعتبار آماری را حفظ میکنند، تمرکز دارد. این فصل، رویکردهای مبتنی بر Split، Cross، Jackknife+ و Quantile را با تمرینهایی با استفاده از مجموعه دادههای واقعی توضیح میدهد. خوانندگان یاد میگیرند که چگونه عرض بازه را با پوشش متعادل کنند تا مدلهای قابل تفسیر و کارآمد ایجاد کنند. فصل 5، پیشبینی تطبیقی را با پیشبینی سریهای زمانی تطبیق میدهد، جایی که فرض قابلیت تبادل به دلیل ترتیب زمانی میشکند. این فصل، رویکردهای پنجره کشویی، وزنی و تطبیقی را برای حفظ تخمینهای عدم قطعیت معتبر در طول زمان، با کاربردهایی در پیشبینی انرژی و تقاضا پوشش میدهد. فصل ۶ بر مقیاسپذیری محاسباتی در پیشبینی تطبیقی تمرکز دارد و تکنیکهایی را برای مدیریت مجموعه دادههای بزرگ، با ابعاد بالا یا جریانی شرح میدهد. خوانندگان روشهایی مانند کالیبراسیون دستهای، تخمین تقریبی چندک و محاسبات توزیعشده برای استقرار در دنیای واقعی را میآموزند. فصل ۷، فصل آخر، همه چیز را به هم پیوند میدهد و پیشبینی تطبیقی را به برنامههای مدرن هوش مصنوعی متصل میکند و نقش آن را در حوزههای مختلف مانند امور مالی، خردهفروشی و غیره از طریق مطالعات موردی سرتاسری نشان میدهد.
This book is an ultimate practical guide to understanding and implementing conformal prediction for building trustworthy, uncertainty-aware machine learning systems. The book introduces the fundamental concepts of conformal prediction, a model-agnostic, distribution-free framework for quantifying predictive uncertainty and demonstrates their practical application through clear explanations and hands-on Python examples based on real-world problems using illustrative datasets. Covering both the theoretical foundations and practical implementation, it enables readers to bridge the gap between predictive accuracy and reliability. Hence, whether you are a data scientist, machine learning engineer, researcher, or student, this book provides the knowledge and tools to develop AI systems that are not only accurate but also transparent, robust, and dependable. By fostering a deeper understanding of predictive uncertainty and model reliability, the concepts presented in this book are applicable across a wide range of machine learning tasks, from simple predictive models to complex, large-scale AI systems, making conformal prediction an essential component of every machine learning practitioner’s toolkit. This book is organized into seven chapters, beginning with the Python environment and code setup required for all experiments. It then introduces the application of conformal prediction across major machine learning tasks, including regression, classification, and forecasting, before exploring techniques for scaling these methods, and deploying them in real-world scenarios across diverse domains such as finance and retail. Throughout the book, all the concepts are explained in a clear and intuitive manner using visualizations, real-world examples, hands-on Python exercises, and chapter-end quizzes to reinforce learning, and keep readers engaged. The following is a brief chapter-wise summary: Chapter 1 introduces the motivation behind Conformal Prediction (CP) by addressing the fundamental issue of uncertainty in machine learning. It explains why traditional models, while accurate, fail to express confidence in their predictions, and how this limitation undermines decision reliability. Readers will learn the concept of distribution-free, model-agnostic uncertainty estimation, and understand why Conformal Prediction offers a critical step toward building trustworthy AI systems. Chapter 2 builds the theoretical base for Conformal Prediction, covering its statistical principles, calibration methods, and key assumptions. It introduces conformity scores, exchangeability, and coverage concepts – the mathematical building blocks that make CP both valid and modelindependent. Readers also set up their Python environment and get familiar with the essential CP libraries. Chapter 3 explores how Conformal Prediction extends to classification problems, transforming single-label outputs into calibrated prediction sets. It walks through Inductive, Mondrian, and Adaptive CP methods with detailed Python implementations, helping readers handle imbalanced data and evolving distributions. Chapter 4 introduces Conformal Prediction for continuous targets, focusing on constructing prediction intervals that maintain statistical validity. It explains Split, Cross, Jackknife+, and Quantile-based approaches, with exercises using real datasets. Readers learn how to balance interval width with coverage to create interpretable and efficient models. Chapter 5 adapts Conformal Prediction to time-series forecasting, where the exchangeability assumption breaks due to temporal order. It covers sliding-window, weighted and adaptive approaches to maintain valid uncertainty estimates over time, with applications in energy and demand forecasting. Chapter 6 focuses on computational scalability in Conformal Prediction, detailing techniques to handle large, high-dimensional, or streaming datasets. Readers learn methods like batch calibration, approximate quantile estimation, and distributed computation for real-world deployment. Chapter 7 , the final chapter wraps everything together, and connects Conformal Prediction to modern AI applications, showcasing its role in different domains like finance, retail, and so on through end to end case studies.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:





نظرات کاربران