- عنوان کتاب: TKINTER, DATA SCIENCE, AND MACHINE LEARNING
- نویسنده: VIVIAN SIAHAAN
- حوزه: علوم داده, یادگیری ماشین
- سال انتشار: 2023
- تعداد صفحه: 254
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 11.3 مگابایت
در این پروژه، ما سفری جامع را در دنیای یادگیری ماشین و ارزیابی مدل آغاز کردیم. هدف اصلی ما توسعه یک رابط کاربری گرافیکی Tkinter و ارزیابی مدلهای مختلف یادگیری ماشین بر روی یک مجموعه داده معین برای شناسایی بهترین عملکرد بود. این فرآیند در حل مسائل دنیای واقعی ضروری است، زیرا به ما کمک می کند تا مناسب ترین الگوریتم را برای یک کار خاص انتخاب کنیم. با ساخت این رابط کاربری گرافیکی Tkinterpowered، یک رابط کاربری در دسترس و کاربرپسند برای کاربرانی که با مدلهای یادگیری ماشین درگیر هستند، فراهم کردیم. فرآیندهای پیچیده را ساده کرد و به کاربران این امکان را می داد که داده ها را بارگذاری کنند، مدل ها را انتخاب کنند، آموزش را آغاز کنند و نتایج را بدون نیاز به تخصص کد یا عملیات خط فرمان تجسم کنند. این رابط کاربری گرافیکی درجه بالاتری از قابلیت استفاده و دسترسی به گردش کار یادگیری ماشین را معرفی کرد و کاربرانی با سطوح مختلف مهارت فنی را در خود جای داد. ما با بارگیری و پیش پردازش مجموعه داده ها، گامی اساسی در هر پروژه یادگیری ماشینی، شروع کردیم. پیش پردازش صحیح داده ها شامل وظایفی مانند مدیریت مقادیر گمشده، رمزگذاری ویژگی های طبقه بندی و مقیاس بندی ویژگی های عددی است. این عملیات تضمین می کند که داده ها در قالبی مناسب برای آموزش و آزمایش مدل های یادگیری ماشین هستند. هنگامی که داده های ما آماده شد، به مرحله انتخاب مدل رفتیم. ما چندین الگوریتم یادگیری ماشین را ارزیابی کردیم که هر کدام نقاط قوت و ضعف خود را داشتند. مدلهایی که ما بررسی کردیم شامل رگرسیون لجستیک، جنگل تصادفی، K-نزدیکترین همسایگان (KNN)، درختهای تصمیمگیری، تقویت گرادیان، افزایش گرادیان شدید (XGBoost)، پرسپترون چند لایه (MLP) و طبقهبندی بردار پشتیبانی (SVC) بود. برای هر مدل، ما از یک رویکرد سیستماتیک برای یافتن بهترین هایپرپارامترها با استفاده از جستجوی شبکه با اعتبارسنجی متقابل استفاده کردیم. این تکنیک به ما این امکان را میدهد که ترکیبهای مختلف فراپارامترها را بررسی کنیم و پیکربندی را انتخاب کنیم که بالاترین دقت را در دادههای آموزشی به دست آورد. این فراپارامترها بسته به مدل خاص شامل تنظیماتی مانند تعداد تخمینگرها، نرخ یادگیری و عملکرد هسته بودند. پس از به دست آوردن بهترین هایپرپارامترها برای هر مدل، آنها را بر روی مجموعه داده های از پیش پردازش شده خود آموزش دادیم. این فرآیند آموزشی شامل استفاده از دادههای آموزشی برای آموزش مدل برای پیشبینی نمونههای جدید و دیده نشده است. پس از آموزش، مدل ها برای ارزیابی آماده شدند. ما عملکرد هر مدل را با استفاده از مجموعه ای از معیارهای ارزیابی به خوبی تثبیت شده ارزیابی کردیم. این معیارها شامل دقت، دقت، یادآوری و امتیاز F1 بود. دقت، صحت کلی پیشبینیها را اندازهگیری میکرد، در حالی که دقت، نسبت پیشبینیهای مثبت واقعی را از همه پیشبینیهای مثبت کمیت میکرد. از سوی دیگر، یادآوری نسبت پیشبینیهای مثبت واقعی را از تمام موارد مثبت واقعی نشان میدهد، که توانایی مدل را برای شناسایی موارد مثبت برجسته میکند. امتیاز F1 دقت و یادآوری را در یک معیار واحد ترکیب کرد و به ما کمک کرد تعادل کلی بین این دو جنبه را بسنجیم. برای تجسم عملکرد مدل، نمایشهای گرافیکی کلیدی ایجاد کردیم. اینها شامل ماتریس های سردرگمی بود که تعداد پیش بینی های مثبت درست، منفی درست، مثبت کاذب و منفی کاذب را نشان می داد و به درک نتایج طبقه بندی مدل کمک می کرد. علاوه بر این، منحنیهای مشخصه عملیاتی گیرنده (ROC) و نمرات ناحیه زیر منحنی (AUC) را ایجاد کردیم که توانایی مدل را برای تمایز بین کلاسها نشان میدهد. مقادیر بالای AUC نشاندهنده عملکرد عالی مدل است. علاوه بر این، ما مقادیر واقعی را در مقابل نمودارهای مقادیر پیشبینیشده ساختیم تا بینشی در مورد اینکه مدلهای ما چقدر با توزیع دادههای واقعی همسو هستند، ارائه میکنیم. منحنیهای یادگیری نیز برای مشاهده عملکرد یک مدل به عنوان تابعی از اندازه دادههای آموزشی ایجاد شد و به ما کمک کرد تا ارزیابی کنیم که آیا مدل بیش از حد برازش دارد یا کمتر. در نهایت، نتایج را به شیوه ای واضح و سازمان یافته ارائه کردیم و آنها را برای ارجاع آسان در فایل های اکسل ذخیره کردیم. این به ما این امکان را میدهد که عملکرد مدلهای مختلف را با هم مقایسه کنیم و آگاهانه انتخاب کنیم که کدام یک را برای کار خاص خود انتخاب کنیم. به طور خلاصه، این پروژه یک کاوش جامع از فرآیند توسعه و ارزیابی مدل یادگیری ماشین بود. ما دادهها را آماده کردیم، مدلهای مختلف را انتخاب و تنظیم دقیق کردیم، عملکرد آنها را با استفاده از معیارها و تجسمهای متعدد ارزیابی کردیم و در نهایت به یک تصمیم کاملاً آگاهانه در مورد مناسبترین مدل برای مجموعه دادهمان رسیدیم. این رویکرد به عنوان طرحی ارزشمند برای مقابله موثر با چالشهای یادگیری ماشین در دنیای واقعی عمل میکند.
In this project, we embarked on a comprehensive journey through the world of machine learning and model evaluation. Our primary goal was to develop a Tkinter GUI and assess various machine learning models on a given dataset to identify the best-performing one. This process is essential in solving real-world problems, as it helps us select the most suitable algorithm for a specific task. By crafting this Tkinterpowered GUI, we provided an accessible and user-friendly interface for users engaging with machine learning models. It simplified intricate processes, allowing users to load data, select models, initiate training, and visualize results without necessitating code expertise or command-line operations. This GUI introduced a higher degree of usability and accessibility to the machine learning workflow, accommodating users with diverse levels of technical proficiency. We began by loading and preprocessing the dataset, a fundamental step in any machine learning project. Proper data preprocessing involves tasks such as handling missing values, encoding categorical features, and scaling numerical attributes. These operations ensure that the data is in a format suitable for training and testing machine learning models. Once our data was ready, we moved on to the model selection phase. We evaluated multiple machine learning algorithms, each with its strengths and weaknesses. The models we explored included Logistic Regression, Random Forest, K-Nearest Neighbors (KNN), Decision Trees, Gradient Boosting, Extreme Gradient Boosting (XGBoost), Multi-Layer Perceptron (MLP), and Support Vector Classifier (SVC). For each model, we employed a systematic approach to find the best hyperparameters using grid search with cross-validation. This technique allowed us to explore different combinations of hyperparameters and select the configuration that yielded the highest accuracy on the training data. These hyperparameters included settings like the number of estimators, learning rate, and kernel function, depending on the specific model. After obtaining the best hyperparameters for each model, we trained them on our preprocessed dataset. This training process involved using the training data to teach the model to make predictions on new, unseen examples. Once trained, the models were ready for evaluation. We assessed the performance of each model using a set of wellestablished evaluation metrics. These metrics included accuracy, precision, recall, and F1-score. Accuracy measured the overall correctness of predictions, while precision quantified the proportion of true positive predictions out of all positive predictions. Recall, on the other hand, represented the proportion of true positive predictions out of all actual positives, highlighting a model’s ability to identify positive cases. The F1-score combined precision and recall into a single metric, helping us gauge the overall balance between these two aspects. To visualize the model’s performance, we created key graphical representations. These included confusion matrices, which showed the number of true positive, true negative, false positive, and false negative predictions, aiding in understanding the model’s classification results. Additionally, we generated Receiver Operating Characteristic (ROC) curves and area under the curve (AUC) scores, which depicted a model’s ability to distinguish between classes. High AUC values indicated excellent model performance. Furthermore, we constructed true values versus predicted values diagrams to provide insights into how well our models aligned with the actual data distribution. Learning curves were also generated to observe a model’s performance as a function of training data size, helping us assess whether the model was overfitting or underfitting. Lastly, we presented the results in a clear and organized manner, saving them to Excel files for easy reference. This allowed us to compare the performance of different models and make an informed choice about which one to select for our specific task. In summary, this project was a comprehensive exploration of the machine learning model development and evaluation process. We prepared the data, selected and fine-tuned various models, assessed their performance using multiple metrics and visualizations, and ultimately arrived at a well-informed decision about the most suitable model for our dataset. This approach serves as a valuable blueprint for tackling real-world machine learning challenges effectively.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
نظرات کاربران