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असंतुलित डेटा पर वर्गीकरण

TensorFlow.org पर देखें Google Colab में चलाएं GitHub पर स्रोत देखें नोटबुक डाउनलोड करें

यह ट्यूटोरियल दर्शाता है कि एक उच्च असंतुलित डेटासेट को कैसे वर्गीकृत किया जाए जिसमें एक वर्ग में उदाहरणों की संख्या दूसरे में उदाहरणों को बहुत अधिक प्रभावित करती है। आप केगल पर होस्ट किए गए क्रेडिट कार्ड फ्रॉड डिटेक्शन डेटासेट के साथ काम करेंगे। इसका उद्देश्य कुल मिलाकर 284,807 लेनदेन से 492 धोखाधड़ी लेनदेन का पता लगाना है। मॉडल को असंतुलित डेटा से सीखने में मदद करने के लिए आप मॉडल और क्लास वेट को परिभाषित करने के लिए केरस का उपयोग करेंगे। ।

इस ट्यूटोरियल में पूरा कोड शामिल है:

  • पंडों का उपयोग करके एक सीएसवी फ़ाइल लोड करें।
  • ट्रेन, सत्यापन और परीक्षण सेट बनाएं।
  • केरस (क्लास वेट सेट करने सहित) का उपयोग करके एक मॉडल को परिभाषित और प्रशिक्षित करें।
  • विभिन्न मैट्रिक्स (सटीक और याद सहित) का उपयोग करके मॉडल का मूल्यांकन करें।
  • असंतुलित डेटा से निपटने के लिए सामान्य तकनीकों की कोशिश करें जैसे:
    • वर्ग भार
    • oversampling

सेट अप

 import tensorflow as tf
from tensorflow import keras

import os
import tempfile

import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import pandas as pd
import seaborn as sns

import sklearn
from sklearn.metrics import confusion_matrix
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
 
 mpl.rcParams['figure.figsize'] = (12, 10)
colors = plt.rcParams['axes.prop_cycle'].by_key()['color']
 

डाटा प्रोसेसिंग और अन्वेषण

कैगल क्रेडिट कार्ड धोखाधड़ी डेटा सेट डाउनलोड करें

पंडों एक पाइथन लाइब्रेरी है जिसमें संरचित डेटा के साथ लोड करने और काम करने के लिए कई उपयोगी उपयोगिताओं का उपयोग किया जा सकता है और सीएसवी को डेटाफ्रेम में डाउनलोड करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।

 file = tf.keras.utils
raw_df = pd.read_csv('https://storage.googleapis.com/download.tensorflow.org/data/creditcard.csv')
raw_df.head()
 
 raw_df[['Time', 'V1', 'V2', 'V3', 'V4', 'V5', 'V26', 'V27', 'V28', 'Amount', 'Class']].describe()
 

क्लास लेबल असंतुलन की जांच करें

आइए डेटासेट असंतुलन को देखें:

 neg, pos = np.bincount(raw_df['Class'])
total = neg + pos
print('Examples:\n    Total: {}\n    Positive: {} ({:.2f}% of total)\n'.format(
    total, pos, 100 * pos / total))
 
Examples:
    Total: 284807
    Positive: 492 (0.17% of total)


यह सकारात्मक नमूनों के छोटे अंश को दर्शाता है।

डेटा को साफ, विभाजित और सामान्य करें

कच्चे डेटा में कुछ समस्याएँ हैं। पहले Time और Amount कॉलम सीधे उपयोग करने के लिए बहुत अधिक परिवर्तनशील हैं। Time कॉलम ड्रॉप करें (क्योंकि इसका मतलब क्या है यह स्पष्ट नहीं है) और इसकी सीमा को कम करने के लिए Amount कॉलम का लॉग लें।

 cleaned_df = raw_df.copy()

# You don't want the `Time` column.
cleaned_df.pop('Time')

# The `Amount` column covers a huge range. Convert to log-space.
eps=0.001 # 0 => 0.1¢
cleaned_df['Log Ammount'] = np.log(cleaned_df.pop('Amount')+eps)
 

ट्रेन, सत्यापन और परीक्षण सेट में डेटासेट विभाजित करें। मान्यता सेट का उपयोग मॉडल फिटिंग के दौरान नुकसान और किसी भी मैट्रिक्स का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है, हालांकि मॉडल इस डेटा के साथ फिट नहीं है। प्रशिक्षण चरण के दौरान परीक्षण सेट पूरी तरह से अप्रयुक्त है और इसका उपयोग केवल इस बात के मूल्यांकन के लिए किया जाता है कि मॉडल नए डेटा का कितना सामान्य उपयोग करता है। यह असंतुलित डेटासेट के साथ विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां प्रशिक्षण डेटा की कमी से ओवरफिटिंग एक महत्वपूर्ण चिंता है।

 # Use a utility from sklearn to split and shuffle our dataset.
train_df, test_df = train_test_split(cleaned_df, test_size=0.2)
train_df, val_df = train_test_split(train_df, test_size=0.2)

# Form np arrays of labels and features.
train_labels = np.array(train_df.pop('Class'))
bool_train_labels = train_labels != 0
val_labels = np.array(val_df.pop('Class'))
test_labels = np.array(test_df.pop('Class'))

train_features = np.array(train_df)
val_features = np.array(val_df)
test_features = np.array(test_df)
 

Sklearn StandardScaler का उपयोग करके इनपुट सुविधाओं को सामान्य करें। यह 0 का मतलब और मानक विचलन को 1 पर सेट करेगा।

 scaler = StandardScaler()
train_features = scaler.fit_transform(train_features)

val_features = scaler.transform(val_features)
test_features = scaler.transform(test_features)

train_features = np.clip(train_features, -5, 5)
val_features = np.clip(val_features, -5, 5)
test_features = np.clip(test_features, -5, 5)


print('Training labels shape:', train_labels.shape)
print('Validation labels shape:', val_labels.shape)
print('Test labels shape:', test_labels.shape)

print('Training features shape:', train_features.shape)
print('Validation features shape:', val_features.shape)
print('Test features shape:', test_features.shape)

 
Training labels shape: (182276,)
Validation labels shape: (45569,)
Test labels shape: (56962,)
Training features shape: (182276, 29)
Validation features shape: (45569, 29)
Test features shape: (56962, 29)

डेटा वितरण को देखें

आगे कुछ विशेषताओं पर सकारात्मक और नकारात्मक उदाहरणों के वितरण की तुलना करें। इस बिंदु पर अपने आप से पूछने के लिए अच्छे प्रश्न हैं:

  • क्या ये वितरण समझ में आते हैं?
    • हाँ। आपने इनपुट को सामान्य कर दिया है और ये ज्यादातर +/- 2 रेंज में केंद्रित हैं।
  • क्या आप वितरण के बीच अंतर देख सकते हैं?
    • हां सकारात्मक उदाहरणों में अत्यधिक मूल्यों की दर अधिक है।
 pos_df = pd.DataFrame(train_features[ bool_train_labels], columns = train_df.columns)
neg_df = pd.DataFrame(train_features[~bool_train_labels], columns = train_df.columns)

sns.jointplot(pos_df['V5'], pos_df['V6'],
              kind='hex', xlim = (-5,5), ylim = (-5,5))
plt.suptitle("Positive distribution")

sns.jointplot(neg_df['V5'], neg_df['V6'],
              kind='hex', xlim = (-5,5), ylim = (-5,5))
_ = plt.suptitle("Negative distribution")
 

png

png

मॉडल और मैट्रिक्स को परिभाषित करें

एक फ़ंक्शन को परिभाषित करें जो घने रूप से जुड़ी हुई छिपी हुई परत के साथ एक सरल तंत्रिका नेटवर्क बनाता है, ओवरफिटिंग को कम करने के लिए एक ड्रॉपआउट परत, और एक आउटपुट सिग्मॉइड परत जो एक लेनदेन की संभावना को धोखा देता है:

 METRICS = [
      keras.metrics.TruePositives(name='tp'),
      keras.metrics.FalsePositives(name='fp'),
      keras.metrics.TrueNegatives(name='tn'),
      keras.metrics.FalseNegatives(name='fn'), 
      keras.metrics.BinaryAccuracy(name='accuracy'),
      keras.metrics.Precision(name='precision'),
      keras.metrics.Recall(name='recall'),
      keras.metrics.AUC(name='auc'),
]

def make_model(metrics = METRICS, output_bias=None):
  if output_bias is not None:
    output_bias = tf.keras.initializers.Constant(output_bias)
  model = keras.Sequential([
      keras.layers.Dense(
          16, activation='relu',
          input_shape=(train_features.shape[-1],)),
      keras.layers.Dropout(0.5),
      keras.layers.Dense(1, activation='sigmoid',
                         bias_initializer=output_bias),
  ])

  model.compile(
      optimizer=keras.optimizers.Adam(lr=1e-3),
      loss=keras.losses.BinaryCrossentropy(),
      metrics=metrics)

  return model
 

उपयोगी मेट्रिक्स को समझना

ध्यान दें कि ऊपर परिभाषित कुछ मीट्रिक हैं जिन्हें उस मॉडल द्वारा गणना की जा सकती है जो प्रदर्शन का मूल्यांकन करते समय सहायक होगी।

  • झूठी नकारात्मक और गलत सकारात्मकता ऐसे नमूने हैं जिन्हें गलत तरीके से वर्गीकृत किया गया था
  • सही नकारात्मक और वास्तविक सकारात्मकता ऐसे नमूने हैं जिन्हें सही ढंग से वर्गीकृत किया गया था
  • सटीकता सटीक रूप से वर्गीकृत उदाहरणों का प्रतिशत है> $ \ frac {\ text {सत्य नमूने}} {\ text {कुल नमूने}} $
  • परिशुद्धता अनुमानित पॉज़िटिव का प्रतिशत है जिसे सही ढंग से वर्गीकृत किया गया था> $ \ frac {\ text {सच्ची सकारात्मकता}} {\ text {सत्य सकारात्मक + गलत सकारात्मक}} $
  • स्मरण वास्तविक पॉज़िटिव का प्रतिशत है जिसे सही ढंग से वर्गीकृत किया गया था> $ \ frac {\ text {सच्ची सकारात्मकता}} {\ text {सत्य सकारात्मक + गलत नकारात्मक}} $
  • AUC एक रिसीवर ऑपरेटिंग कैरेक्टर कर्व (ROC-AUC) के क्षेत्र के अंतर्गत आता है। यह मीट्रिक इस संभावना के बराबर है कि एक क्लासिफायरियर रैंडम निगेटिव सैंपल से बेहतर रैंडम पॉजिटिव सैंपल रैंक करेगा।

अधिक पढ़ें:

बेसलाइन मॉडल

मॉडल बनाएं

अब पहले से परिभाषित फ़ंक्शन का उपयोग करके अपना मॉडल बनाएं और प्रशिक्षित करें। ध्यान दें कि मॉडल 2048 के डिफ़ॉल्ट बैच आकार की तुलना में बड़ा उपयोग करने के लिए फिट है, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि प्रत्येक बैच में कुछ सकारात्मक नमूने रखने का एक अच्छा मौका है। यदि बैच का आकार बहुत छोटा था, तो संभवतः उनके पास सीखने के लिए कोई धोखाधड़ी लेनदेन नहीं होगा।

 EPOCHS = 100
BATCH_SIZE = 2048

early_stopping = tf.keras.callbacks.EarlyStopping(
    monitor='val_auc', 
    verbose=1,
    patience=10,
    mode='max',
    restore_best_weights=True)
 
 model = make_model()
model.summary()
 
Model: "sequential"
_________________________________________________________________
Layer (type)                 Output Shape              Param #   
=================================================================
dense (Dense)                (None, 16)                480       
_________________________________________________________________
dropout (Dropout)            (None, 16)                0         
_________________________________________________________________
dense_1 (Dense)              (None, 1)                 17        
=================================================================
Total params: 497
Trainable params: 497
Non-trainable params: 0
_________________________________________________________________

परीक्षण मॉडल चलाएँ:

 model.predict(train_features[:10])
 
array([[0.5788107 ],
       [0.44979692],
       [0.5427961 ],
       [0.5985188 ],
       [0.7758075 ],
       [0.3417888 ],
       [0.39359283],
       [0.5399953 ],
       [0.3551327 ],
       [0.47230086]], dtype=float32)

वैकल्पिक: सही प्रारंभिक पूर्वाग्रह सेट करें।

ये शुरुआती अनुमान महान नहीं हैं। आपको पता है कि डेटासेट असंतुलित है। प्रतिबिंबित करने के लिए आउटपुट लेयर के पूर्वाग्रह को सेट करें (देखें: प्रशिक्षण तंत्रिका नेटवर्क के लिए एक नुस्खा: "अच्छी तरह से" )। यह प्रारंभिक अभिसरण के साथ मदद कर सकता है।

डिफ़ॉल्ट पूर्वाग्रह आरंभीकरण के साथ नुकसान math.log(2) = 0.69314 बारे में होना चाहिए

 results = model.evaluate(train_features, train_labels, batch_size=BATCH_SIZE, verbose=0)
print("Loss: {:0.4f}".format(results[0]))
 
Loss: 0.7817

सेट करने के लिए सही पूर्वाग्रह से लिया जा सकता है:

$ $ p_0 = स्थिति / (स्थिति + नकारात्मक) = 1 / (1 + e ^ {- b_0}) $ $
$ $ b_0 = -log_e (1 / p_0 - 1) $$
$ $ b_0 = log_e (पॉज़ / नकारात्मक) $$
 initial_bias = np.log([pos/neg])
initial_bias
 
array([-6.35935934])

सेट करें कि प्रारंभिक पूर्वाग्रह के रूप में, और मॉडल बहुत अधिक उचित प्रारंभिक अनुमान देगा।

यह पास होना चाहिए: pos/total = 0.0018

 model = make_model(output_bias = initial_bias)
model.predict(train_features[:10])
 
array([[0.00093563],
       [0.00187903],
       [0.00109238],
       [0.00117128],
       [0.00134988],
       [0.00090826],
       [0.00099455],
       [0.00154405],
       [0.00100204],
       [0.0004291 ]], dtype=float32)

इस गणना के साथ प्रारंभिक नुकसान लगभग होना चाहिए:

$ $ - p_0log (p_0) - (1-p_0) लॉग (1-p_0) = 0.01317 $ $
 results = model.evaluate(train_features, train_labels, batch_size=BATCH_SIZE, verbose=0)
print("Loss: {:0.4f}".format(results[0]))
 
Loss: 0.0146

यह प्रारंभिक नुकसान भोला आरंभीकरण के साथ होने की तुलना में लगभग 50 गुना कम है।

इस तरह मॉडल को पहले कुछ युग बिताने की जरूरत नहीं है, यह सीखकर कि सकारात्मक उदाहरणों की संभावना नहीं है। यह प्रशिक्षण के दौरान नुकसान के भूखंडों को पढ़ने में भी आसान बनाता है।

प्रारंभिक वजन की जांच करें

विभिन्न प्रशिक्षणों को अधिक तुलनीय बनाने के लिए, इस प्रारंभिक मॉडल के वज़न को एक चौकी फाइल में रखें, और उन्हें प्रशिक्षण से पहले प्रत्येक मॉडल में लोड करें।

 initial_weights = os.path.join(tempfile.mkdtemp(),'initial_weights')
model.save_weights(initial_weights)
 

पुष्टि करें कि पूर्वाग्रह ठीक करने में मदद करता है

आगे बढ़ने से पहले, जल्दी पुष्टि करें कि सावधान पूर्वाग्रह आरंभीकरण ने वास्तव में मदद की।

इस प्रारंभिक आरोग्यलाभ के साथ और इसके बिना, नुकसान के साथ, 20 युगों के लिए मॉडल को प्रशिक्षित करें:

 model = make_model()
model.load_weights(initial_weights)
model.layers[-1].bias.assign([0.0])
zero_bias_history = model.fit(
    train_features,
    train_labels,
    batch_size=BATCH_SIZE,
    epochs=20,
    validation_data=(val_features, val_labels), 
    verbose=0)
 
 model = make_model()
model.load_weights(initial_weights)
careful_bias_history = model.fit(
    train_features,
    train_labels,
    batch_size=BATCH_SIZE,
    epochs=20,
    validation_data=(val_features, val_labels), 
    verbose=0)
 
 def plot_loss(history, label, n):
  # Use a log scale to show the wide range of values.
  plt.semilogy(history.epoch,  history.history['loss'],
               color=colors[n], label='Train '+label)
  plt.semilogy(history.epoch,  history.history['val_loss'],
          color=colors[n], label='Val '+label,
          linestyle="--")
  plt.xlabel('Epoch')
  plt.ylabel('Loss')
  
  plt.legend()
 
 plot_loss(zero_bias_history, "Zero Bias", 0)
plot_loss(careful_bias_history, "Careful Bias", 1)
 

png

उपरोक्त आंकड़ा यह स्पष्ट करता है: सत्यापन हानि के संदर्भ में, इस समस्या पर, यह सावधानीपूर्वक आरंभीकरण एक स्पष्ट लाभ देता है।

मॉडल को प्रशिक्षित करें

 model = make_model()
model.load_weights(initial_weights)
baseline_history = model.fit(
    train_features,
    train_labels,
    batch_size=BATCH_SIZE,
    epochs=EPOCHS,
    callbacks = [early_stopping],
    validation_data=(val_features, val_labels))
 
Epoch 1/100
90/90 [==============================] - 1s 13ms/step - loss: 0.0112 - tp: 100.0000 - fp: 25.0000 - tn: 227419.0000 - fn: 301.0000 - accuracy: 0.9986 - precision: 0.8000 - recall: 0.2494 - auc: 0.7615 - val_loss: 0.0067 - val_tp: 15.0000 - val_fp: 2.0000 - val_tn: 45480.0000 - val_fn: 72.0000 - val_accuracy: 0.9984 - val_precision: 0.8824 - val_recall: 0.1724 - val_auc: 0.9077
Epoch 2/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0075 - tp: 108.0000 - fp: 24.0000 - tn: 181938.0000 - fn: 206.0000 - accuracy: 0.9987 - precision: 0.8182 - recall: 0.3439 - auc: 0.8491 - val_loss: 0.0046 - val_tp: 45.0000 - val_fp: 6.0000 - val_tn: 45476.0000 - val_fn: 42.0000 - val_accuracy: 0.9989 - val_precision: 0.8824 - val_recall: 0.5172 - val_auc: 0.9308
Epoch 3/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0065 - tp: 138.0000 - fp: 27.0000 - tn: 181935.0000 - fn: 176.0000 - accuracy: 0.9989 - precision: 0.8364 - recall: 0.4395 - auc: 0.8567 - val_loss: 0.0040 - val_tp: 54.0000 - val_fp: 7.0000 - val_tn: 45475.0000 - val_fn: 33.0000 - val_accuracy: 0.9991 - val_precision: 0.8852 - val_recall: 0.6207 - val_auc: 0.9365
Epoch 4/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0060 - tp: 154.0000 - fp: 33.0000 - tn: 181929.0000 - fn: 160.0000 - accuracy: 0.9989 - precision: 0.8235 - recall: 0.4904 - auc: 0.8848 - val_loss: 0.0037 - val_tp: 61.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 26.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8841 - val_recall: 0.7011 - val_auc: 0.9422
Epoch 5/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0057 - tp: 157.0000 - fp: 36.0000 - tn: 181926.0000 - fn: 157.0000 - accuracy: 0.9989 - precision: 0.8135 - recall: 0.5000 - auc: 0.8982 - val_loss: 0.0035 - val_tp: 62.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 25.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8857 - val_recall: 0.7126 - val_auc: 0.9422
Epoch 6/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0057 - tp: 152.0000 - fp: 32.0000 - tn: 181930.0000 - fn: 162.0000 - accuracy: 0.9989 - precision: 0.8261 - recall: 0.4841 - auc: 0.8934 - val_loss: 0.0033 - val_tp: 65.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 22.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8904 - val_recall: 0.7471 - val_auc: 0.9479
Epoch 7/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0052 - tp: 174.0000 - fp: 30.0000 - tn: 181932.0000 - fn: 140.0000 - accuracy: 0.9991 - precision: 0.8529 - recall: 0.5541 - auc: 0.8983 - val_loss: 0.0032 - val_tp: 66.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 21.0000 - val_accuracy: 0.9994 - val_precision: 0.8919 - val_recall: 0.7586 - val_auc: 0.9479
Epoch 8/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0054 - tp: 161.0000 - fp: 32.0000 - tn: 181930.0000 - fn: 153.0000 - accuracy: 0.9990 - precision: 0.8342 - recall: 0.5127 - auc: 0.8983 - val_loss: 0.0031 - val_tp: 66.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 21.0000 - val_accuracy: 0.9994 - val_precision: 0.8919 - val_recall: 0.7586 - val_auc: 0.9479
Epoch 9/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0050 - tp: 167.0000 - fp: 37.0000 - tn: 181925.0000 - fn: 147.0000 - accuracy: 0.9990 - precision: 0.8186 - recall: 0.5318 - auc: 0.9064 - val_loss: 0.0030 - val_tp: 65.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 22.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8904 - val_recall: 0.7471 - val_auc: 0.9479
Epoch 10/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0053 - tp: 156.0000 - fp: 34.0000 - tn: 181928.0000 - fn: 158.0000 - accuracy: 0.9989 - precision: 0.8211 - recall: 0.4968 - auc: 0.9046 - val_loss: 0.0029 - val_tp: 67.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 20.0000 - val_accuracy: 0.9994 - val_precision: 0.8933 - val_recall: 0.7701 - val_auc: 0.9479
Epoch 11/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0048 - tp: 165.0000 - fp: 32.0000 - tn: 181930.0000 - fn: 149.0000 - accuracy: 0.9990 - precision: 0.8376 - recall: 0.5255 - auc: 0.9063 - val_loss: 0.0029 - val_tp: 68.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 19.0000 - val_accuracy: 0.9994 - val_precision: 0.8947 - val_recall: 0.7816 - val_auc: 0.9479
Epoch 12/100
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90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0043 - tp: 176.0000 - fp: 33.0000 - tn: 181929.0000 - fn: 138.0000 - accuracy: 0.9991 - precision: 0.8421 - recall: 0.5605 - auc: 0.9225 - val_loss: 0.0025 - val_tp: 69.0000 - val_fp: 6.0000 - val_tn: 45476.0000 - val_fn: 18.0000 - val_accuracy: 0.9995 - val_precision: 0.9200 - val_recall: 0.7931 - val_auc: 0.9538
Epoch 44/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0042 - tp: 172.0000 - fp: 37.0000 - tn: 181925.0000 - fn: 142.0000 - accuracy: 0.9990 - precision: 0.8230 - recall: 0.5478 - auc: 0.9129 - val_loss: 0.0025 - val_tp: 69.0000 - val_fp: 7.0000 - val_tn: 45475.0000 - val_fn: 18.0000 - val_accuracy: 0.9995 - val_precision: 0.9079 - val_recall: 0.7931 - val_auc: 0.9537
Epoch 45/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0043 - tp: 175.0000 - fp: 36.0000 - tn: 181926.0000 - fn: 139.0000 - accuracy: 0.9990 - precision: 0.8294 - recall: 0.5573 - auc: 0.9368 - val_loss: 0.0025 - val_tp: 69.0000 - val_fp: 7.0000 - val_tn: 45475.0000 - val_fn: 18.0000 - val_accuracy: 0.9995 - val_precision: 0.9079 - val_recall: 0.7931 - val_auc: 0.9537
Epoch 46/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0043 - tp: 176.0000 - fp: 33.0000 - tn: 181929.0000 - fn: 138.0000 - accuracy: 0.9991 - precision: 0.8421 - recall: 0.5605 - auc: 0.9240 - val_loss: 0.0025 - val_tp: 69.0000 - val_fp: 7.0000 - val_tn: 45475.0000 - val_fn: 18.0000 - val_accuracy: 0.9995 - val_precision: 0.9079 - val_recall: 0.7931 - val_auc: 0.9538
Epoch 47/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0039 - tp: 178.0000 - fp: 27.0000 - tn: 181935.0000 - fn: 136.0000 - accuracy: 0.9991 - precision: 0.8683 - recall: 0.5669 - auc: 0.9273 - val_loss: 0.0025 - val_tp: 72.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 15.0000 - val_accuracy: 0.9995 - val_precision: 0.9000 - val_recall: 0.8276 - val_auc: 0.9537
Epoch 48/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0039 - tp: 198.0000 - fp: 34.0000 - tn: 181928.0000 - fn: 116.0000 - accuracy: 0.9992 - precision: 0.8534 - recall: 0.6306 - auc: 0.9256 - val_loss: 0.0025 - val_tp: 68.0000 - val_fp: 5.0000 - val_tn: 45477.0000 - val_fn: 19.0000 - val_accuracy: 0.9995 - val_precision: 0.9315 - val_recall: 0.7816 - val_auc: 0.9538
Epoch 49/100
85/90 [===========================>..] - ETA: 0s - loss: 0.0043 - tp: 162.0000 - fp: 29.0000 - tn: 173750.0000 - fn: 139.0000 - accuracy: 0.9990 - precision: 0.8482 - recall: 0.5382 - auc: 0.9157Restoring model weights from the end of the best epoch.
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.0042 - tp: 171.0000 - fp: 30.0000 - tn: 181932.0000 - fn: 143.0000 - accuracy: 0.9991 - precision: 0.8507 - recall: 0.5446 - auc: 0.9191 - val_loss: 0.0024 - val_tp: 69.0000 - val_fp: 6.0000 - val_tn: 45476.0000 - val_fn: 18.0000 - val_accuracy: 0.9995 - val_precision: 0.9200 - val_recall: 0.7931 - val_auc: 0.9537
Epoch 00049: early stopping

प्रशिक्षण इतिहास की जाँच करें

इस खंड में, आप प्रशिक्षण और सत्यापन सेट पर अपने मॉडल की सटीकता और हानि के भूखंडों का उत्पादन करेंगे। ये ओवरफिटिंग की जांच करने के लिए उपयोगी हैं, जिन्हें आप इस ट्यूटोरियल के बारे में अधिक जान सकते हैं।

इसके अतिरिक्त, आप ऊपर दिए गए किसी भी मैट्रिक्स के लिए इन भूखंडों का उत्पादन कर सकते हैं। एक उदाहरण के रूप में गलत नकारात्मक शामिल हैं।

 def plot_metrics(history):
  metrics =  ['loss', 'auc', 'precision', 'recall']
  for n, metric in enumerate(metrics):
    name = metric.replace("_"," ").capitalize()
    plt.subplot(2,2,n+1)
    plt.plot(history.epoch,  history.history[metric], color=colors[0], label='Train')
    plt.plot(history.epoch, history.history['val_'+metric],
             color=colors[0], linestyle="--", label='Val')
    plt.xlabel('Epoch')
    plt.ylabel(name)
    if metric == 'loss':
      plt.ylim([0, plt.ylim()[1]])
    elif metric == 'auc':
      plt.ylim([0.8,1])
    else:
      plt.ylim([0,1])

    plt.legend()

 
 plot_metrics(baseline_history)
 

png

मैट्रिक्स का मूल्यांकन करें

आप वास्तविक बनाम अनुमानित लेबल को संक्षेप में प्रस्तुत करने के लिए एक भ्रम मैट्रिक्स का उपयोग कर सकते हैं जहां एक्स अक्ष अनुमानित लेबल है और वाई अक्ष वास्तविक लेबल है।

 train_predictions_baseline = model.predict(train_features, batch_size=BATCH_SIZE)
test_predictions_baseline = model.predict(test_features, batch_size=BATCH_SIZE)
 
 def plot_cm(labels, predictions, p=0.5):
  cm = confusion_matrix(labels, predictions > p)
  plt.figure(figsize=(5,5))
  sns.heatmap(cm, annot=True, fmt="d")
  plt.title('Confusion matrix @{:.2f}'.format(p))
  plt.ylabel('Actual label')
  plt.xlabel('Predicted label')

  print('Legitimate Transactions Detected (True Negatives): ', cm[0][0])
  print('Legitimate Transactions Incorrectly Detected (False Positives): ', cm[0][1])
  print('Fraudulent Transactions Missed (False Negatives): ', cm[1][0])
  print('Fraudulent Transactions Detected (True Positives): ', cm[1][1])
  print('Total Fraudulent Transactions: ', np.sum(cm[1]))
 

अपने मॉडल का परीक्षण डेटासेट पर मूल्यांकन करें और ऊपर आपके द्वारा बनाए गए मीट्रिक के लिए परिणाम प्रदर्शित करें।

 baseline_results = model.evaluate(test_features, test_labels,
                                  batch_size=BATCH_SIZE, verbose=0)
for name, value in zip(model.metrics_names, baseline_results):
  print(name, ': ', value)
print()

plot_cm(test_labels, test_predictions_baseline)
 
loss :  0.002310588490217924
tp :  69.0
fp :  5.0
tn :  56866.0
fn :  22.0
accuracy :  0.9995260238647461
precision :  0.9324324131011963
recall :  0.7582417726516724
auc :  0.9557874202728271

Legitimate Transactions Detected (True Negatives):  56866
Legitimate Transactions Incorrectly Detected (False Positives):  5
Fraudulent Transactions Missed (False Negatives):  22
Fraudulent Transactions Detected (True Positives):  69
Total Fraudulent Transactions:  91

png

यदि मॉडल ने सब कुछ पूरी तरह से भविष्यवाणी की थी, तो यह एक विकर्ण मैट्रिक्स होगा जहां मुख्य विकर्ण से दूर मूल्य, गलत भविष्यवाणियों को इंगित करता है, शून्य होगा। इस मामले में मैट्रिक्स दिखाता है कि आपके पास अपेक्षाकृत कुछ गलत सकारात्मक हैं, जिसका अर्थ है कि अपेक्षाकृत कुछ वैध लेनदेन थे जो गलत तरीके से चिह्नित किए गए थे। हालाँकि, आप संभावित रूप से झूठी सकारात्मकता की संख्या बढ़ाने के बावजूद कम झूठे नकारात्मक होना चाहेंगे। यह व्यापार बेहतर हो सकता है क्योंकि झूठी नकारात्मक धोखाधड़ी वाले लेनदेन से गुजरने की अनुमति देगा, जबकि झूठी सकारात्मक ग्राहक को अपनी कार्ड गतिविधि को सत्यापित करने के लिए पूछने के लिए एक ईमेल भेजने का कारण हो सकता है।

आरओसी को प्लॉट करें

अब आरओसी को प्लॉट करें। यह कथानक उपयोगी है क्योंकि यह दिखाता है, एक नज़र में, मॉडल के प्रदर्शन की सीमा केवल आउटपुट सीमा को ट्यून करके पहुंच सकती है।

 def plot_roc(name, labels, predictions, **kwargs):
  fp, tp, _ = sklearn.metrics.roc_curve(labels, predictions)

  plt.plot(100*fp, 100*tp, label=name, linewidth=2, **kwargs)
  plt.xlabel('False positives [%]')
  plt.ylabel('True positives [%]')
  plt.xlim([-0.5,20])
  plt.ylim([80,100.5])
  plt.grid(True)
  ax = plt.gca()
  ax.set_aspect('equal')
 
 plot_roc("Train Baseline", train_labels, train_predictions_baseline, color=colors[0])
plot_roc("Test Baseline", test_labels, test_predictions_baseline, color=colors[0], linestyle='--')
plt.legend(loc='lower right')
 
<matplotlib.legend.Legend at 0x7fa50c5adef0>

png

ऐसा लगता है कि परिशुद्धता अपेक्षाकृत अधिक है, लेकिन आरओसी वक्र (एयूसी) के तहत याद और क्षेत्र उतना अधिक नहीं है जितना आप चाहें। क्लासिफायर को अक्सर सटीक और याद रखने की कोशिश करते समय चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, जो कि असंतुलित डेटासेट के साथ काम करते समय विशेष रूप से सच है। जिस समस्या की आपको परवाह है, उसके संदर्भ में विभिन्न प्रकार की त्रुटियों की लागतों पर विचार करना महत्वपूर्ण है। इस उदाहरण में, एक गलत नकारात्मक (एक धोखाधड़ी लेनदेन याद किया जाता है) की वित्तीय लागत हो सकती है, जबकि एक झूठी सकारात्मक (एक लेनदेन को गलत तरीके से ध्वजांकित किया जाता है) उपयोगकर्ता की खुशी को कम कर सकता है।

वर्ग भार

वर्ग भार की गणना करें

लक्ष्य धोखाधड़ी के लेन-देन की पहचान करना है, लेकिन आपके पास काम करने के लिए उन सकारात्मक नमूनों में से बहुत सारे नहीं हैं, इसलिए आप चाहते हैं कि क्लासिफायर भारी मात्रा में उपलब्ध कुछ उदाहरणों का वजन बढ़ाए। आप पैरामीटर के माध्यम से प्रत्येक वर्ग के लिए केरस वेट पास करके ऐसा कर सकते हैं। ये मॉडल को एक कम प्रतिनिधित्व वाले वर्ग से उदाहरण के लिए "अधिक ध्यान देने" का कारण होगा।

 # Scaling by total/2 helps keep the loss to a similar magnitude.
# The sum of the weights of all examples stays the same.
weight_for_0 = (1 / neg)*(total)/2.0 
weight_for_1 = (1 / pos)*(total)/2.0

class_weight = {0: weight_for_0, 1: weight_for_1}

print('Weight for class 0: {:.2f}'.format(weight_for_0))
print('Weight for class 1: {:.2f}'.format(weight_for_1))
 
Weight for class 0: 0.50
Weight for class 1: 289.44

क्लास वेट के साथ एक मॉडल को प्रशिक्षित करें

अब पुन: प्रशिक्षण का प्रयास करें और मॉडल को कक्षा भार के साथ मूल्यांकन करके देखें कि यह भविष्यवाणियों को कैसे प्रभावित करता है।

 weighted_model = make_model()
weighted_model.load_weights(initial_weights)

weighted_history = weighted_model.fit(
    train_features,
    train_labels,
    batch_size=BATCH_SIZE,
    epochs=EPOCHS,
    callbacks = [early_stopping],
    validation_data=(val_features, val_labels),
    # The class weights go here
    class_weight=class_weight) 
 
Epoch 1/100
90/90 [==============================] - 1s 15ms/step - loss: 2.5149 - tp: 105.0000 - fp: 66.0000 - tn: 238767.0000 - fn: 300.0000 - accuracy: 0.9985 - precision: 0.6140 - recall: 0.2593 - auc: 0.7803 - val_loss: 0.0067 - val_tp: 25.0000 - val_fp: 6.0000 - val_tn: 45476.0000 - val_fn: 62.0000 - val_accuracy: 0.9985 - val_precision: 0.8065 - val_recall: 0.2874 - val_auc: 0.9211
Epoch 2/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 1.2482 - tp: 145.0000 - fp: 124.0000 - tn: 181838.0000 - fn: 169.0000 - accuracy: 0.9984 - precision: 0.5390 - recall: 0.4618 - auc: 0.8560 - val_loss: 0.0062 - val_tp: 68.0000 - val_fp: 12.0000 - val_tn: 45470.0000 - val_fn: 19.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8500 - val_recall: 0.7816 - val_auc: 0.9408
Epoch 3/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.8972 - tp: 177.0000 - fp: 237.0000 - tn: 181725.0000 - fn: 137.0000 - accuracy: 0.9979 - precision: 0.4275 - recall: 0.5637 - auc: 0.8876 - val_loss: 0.0079 - val_tp: 73.0000 - val_fp: 16.0000 - val_tn: 45466.0000 - val_fn: 14.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8202 - val_recall: 0.8391 - val_auc: 0.9518
Epoch 4/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.6983 - tp: 210.0000 - fp: 387.0000 - tn: 181575.0000 - fn: 104.0000 - accuracy: 0.9973 - precision: 0.3518 - recall: 0.6688 - auc: 0.9028 - val_loss: 0.0098 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 19.0000 - val_tn: 45463.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.7957 - val_recall: 0.8506 - val_auc: 0.9600
Epoch 5/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.6417 - tp: 220.0000 - fp: 583.0000 - tn: 181379.0000 - fn: 94.0000 - accuracy: 0.9963 - precision: 0.2740 - recall: 0.7006 - auc: 0.9084 - val_loss: 0.0119 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 25.0000 - val_tn: 45457.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9992 - val_precision: 0.7475 - val_recall: 0.8506 - val_auc: 0.9777
Epoch 6/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.5846 - tp: 232.0000 - fp: 977.0000 - tn: 180985.0000 - fn: 82.0000 - accuracy: 0.9942 - precision: 0.1919 - recall: 0.7389 - auc: 0.9048 - val_loss: 0.0148 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 34.0000 - val_tn: 45448.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9990 - val_precision: 0.6852 - val_recall: 0.8506 - val_auc: 0.9802
Epoch 7/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.5404 - tp: 234.0000 - fp: 1464.0000 - tn: 180498.0000 - fn: 80.0000 - accuracy: 0.9915 - precision: 0.1378 - recall: 0.7452 - auc: 0.9190 - val_loss: 0.0183 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 50.0000 - val_tn: 45432.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9986 - val_precision: 0.5968 - val_recall: 0.8506 - val_auc: 0.9823
Epoch 8/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.4714 - tp: 241.0000 - fp: 1862.0000 - tn: 180100.0000 - fn: 73.0000 - accuracy: 0.9894 - precision: 0.1146 - recall: 0.7675 - auc: 0.9252 - val_loss: 0.0225 - val_tp: 76.0000 - val_fp: 84.0000 - val_tn: 45398.0000 - val_fn: 11.0000 - val_accuracy: 0.9979 - val_precision: 0.4750 - val_recall: 0.8736 - val_auc: 0.9851
Epoch 9/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.4329 - tp: 247.0000 - fp: 2508.0000 - tn: 179454.0000 - fn: 67.0000 - accuracy: 0.9859 - precision: 0.0897 - recall: 0.7866 - auc: 0.9345 - val_loss: 0.0282 - val_tp: 76.0000 - val_fp: 170.0000 - val_tn: 45312.0000 - val_fn: 11.0000 - val_accuracy: 0.9960 - val_precision: 0.3089 - val_recall: 0.8736 - val_auc: 0.9873
Epoch 10/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.4467 - tp: 249.0000 - fp: 3175.0000 - tn: 178787.0000 - fn: 65.0000 - accuracy: 0.9822 - precision: 0.0727 - recall: 0.7930 - auc: 0.9210 - val_loss: 0.0341 - val_tp: 78.0000 - val_fp: 282.0000 - val_tn: 45200.0000 - val_fn: 9.0000 - val_accuracy: 0.9936 - val_precision: 0.2167 - val_recall: 0.8966 - val_auc: 0.9881
Epoch 11/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.3947 - tp: 260.0000 - fp: 3569.0000 - tn: 178393.0000 - fn: 54.0000 - accuracy: 0.9801 - precision: 0.0679 - recall: 0.8280 - auc: 0.9290 - val_loss: 0.0394 - val_tp: 78.0000 - val_fp: 346.0000 - val_tn: 45136.0000 - val_fn: 9.0000 - val_accuracy: 0.9922 - val_precision: 0.1840 - val_recall: 0.8966 - val_auc: 0.9877
Epoch 12/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.3694 - tp: 257.0000 - fp: 4294.0000 - tn: 177668.0000 - fn: 57.0000 - accuracy: 0.9761 - precision: 0.0565 - recall: 0.8185 - auc: 0.9418 - val_loss: 0.0473 - val_tp: 78.0000 - val_fp: 504.0000 - val_tn: 44978.0000 - val_fn: 9.0000 - val_accuracy: 0.9887 - val_precision: 0.1340 - val_recall: 0.8966 - val_auc: 0.9879
Epoch 13/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.3479 - tp: 262.0000 - fp: 4886.0000 - tn: 177076.0000 - fn: 52.0000 - accuracy: 0.9729 - precision: 0.0509 - recall: 0.8344 - auc: 0.9403 - val_loss: 0.0539 - val_tp: 78.0000 - val_fp: 586.0000 - val_tn: 44896.0000 - val_fn: 9.0000 - val_accuracy: 0.9869 - val_precision: 0.1175 - val_recall: 0.8966 - val_auc: 0.9881
Epoch 14/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.3653 - tp: 263.0000 - fp: 5360.0000 - tn: 176602.0000 - fn: 51.0000 - accuracy: 0.9703 - precision: 0.0468 - recall: 0.8376 - auc: 0.9370 - val_loss: 0.0610 - val_tp: 78.0000 - val_fp: 664.0000 - val_tn: 44818.0000 - val_fn: 9.0000 - val_accuracy: 0.9852 - val_precision: 0.1051 - val_recall: 0.8966 - val_auc: 0.9876
Epoch 15/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.3673 - tp: 262.0000 - fp: 5820.0000 - tn: 176142.0000 - fn: 52.0000 - accuracy: 0.9678 - precision: 0.0431 - recall: 0.8344 - auc: 0.9316 - val_loss: 0.0658 - val_tp: 78.0000 - val_fp: 715.0000 - val_tn: 44767.0000 - val_fn: 9.0000 - val_accuracy: 0.9841 - val_precision: 0.0984 - val_recall: 0.8966 - val_auc: 0.9877
Epoch 16/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.3228 - tp: 262.0000 - fp: 6230.0000 - tn: 175732.0000 - fn: 52.0000 - accuracy: 0.9655 - precision: 0.0404 - recall: 0.8344 - auc: 0.9445 - val_loss: 0.0716 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 805.0000 - val_tn: 44677.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9822 - val_precision: 0.0894 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9877
Epoch 17/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.3299 - tp: 268.0000 - fp: 6572.0000 - tn: 175390.0000 - fn: 46.0000 - accuracy: 0.9637 - precision: 0.0392 - recall: 0.8535 - auc: 0.9423 - val_loss: 0.0757 - val_tp: 81.0000 - val_fp: 846.0000 - val_tn: 44636.0000 - val_fn: 6.0000 - val_accuracy: 0.9813 - val_precision: 0.0874 - val_recall: 0.9310 - val_auc: 0.9878
Epoch 18/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.2522 - tp: 276.0000 - fp: 6934.0000 - tn: 175028.0000 - fn: 38.0000 - accuracy: 0.9618 - precision: 0.0383 - recall: 0.8790 - auc: 0.9610 - val_loss: 0.0779 - val_tp: 81.0000 - val_fp: 874.0000 - val_tn: 44608.0000 - val_fn: 6.0000 - val_accuracy: 0.9807 - val_precision: 0.0848 - val_recall: 0.9310 - val_auc: 0.9877
Epoch 19/100
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.3607 - tp: 264.0000 - fp: 6790.0000 - tn: 175172.0000 - fn: 50.0000 - accuracy: 0.9625 - precision: 0.0374 - recall: 0.8408 - auc: 0.9303 - val_loss: 0.0781 - val_tp: 81.0000 - val_fp: 865.0000 - val_tn: 44617.0000 - val_fn: 6.0000 - val_accuracy: 0.9809 - val_precision: 0.0856 - val_recall: 0.9310 - val_auc: 0.9879
Epoch 20/100
89/90 [============================>.] - ETA: 0s - loss: 0.2977 - tp: 269.0000 - fp: 6769.0000 - tn: 175189.0000 - fn: 45.0000 - accuracy: 0.9626 - precision: 0.0382 - recall: 0.8567 - auc: 0.9488Restoring model weights from the end of the best epoch.
90/90 [==============================] - 1s 6ms/step - loss: 0.2977 - tp: 269.0000 - fp: 6769.0000 - tn: 175193.0000 - fn: 45.0000 - accuracy: 0.9626 - precision: 0.0382 - recall: 0.8567 - auc: 0.9488 - val_loss: 0.0780 - val_tp: 81.0000 - val_fp: 853.0000 - val_tn: 44629.0000 - val_fn: 6.0000 - val_accuracy: 0.9811 - val_precision: 0.0867 - val_recall: 0.9310 - val_auc: 0.9879
Epoch 00020: early stopping

प्रशिक्षण इतिहास की जाँच करें

 plot_metrics(weighted_history)
 

png

मैट्रिक्स का मूल्यांकन करें

 train_predictions_weighted = weighted_model.predict(train_features, batch_size=BATCH_SIZE)
test_predictions_weighted = weighted_model.predict(test_features, batch_size=BATCH_SIZE)
 
 weighted_results = weighted_model.evaluate(test_features, test_labels,
                                           batch_size=BATCH_SIZE, verbose=0)
for name, value in zip(weighted_model.metrics_names, weighted_results):
  print(name, ': ', value)
print()

plot_cm(test_labels, test_predictions_weighted)
 
loss :  0.03226418048143387
tp :  82.0
fp :  352.0
tn :  56519.0
fn :  9.0
accuracy :  0.993662416934967
precision :  0.18894009292125702
recall :  0.901098906993866
auc :  0.9671803712844849

Legitimate Transactions Detected (True Negatives):  56519
Legitimate Transactions Incorrectly Detected (False Positives):  352
Fraudulent Transactions Missed (False Negatives):  9
Fraudulent Transactions Detected (True Positives):  82
Total Fraudulent Transactions:  91

png

यहां आप देख सकते हैं कि कक्षा भार के साथ सटीकता और सटीकता कम है क्योंकि अधिक झूठी सकारात्मकताएं हैं, लेकिन इसके विपरीत याद और एयूसी अधिक हैं क्योंकि मॉडल को भी अधिक वास्तविक सकारात्मकता मिली। कम सटीकता होने के बावजूद, इस मॉडल में उच्चतर याद है (और अधिक धोखाधड़ी वाले लेनदेन की पहचान करता है)। बेशक, दोनों प्रकार की त्रुटि की लागत है (आप उपयोगकर्ताओं को बहुत से वैध लेनदेन को धोखाधड़ी के रूप में चिह्नित करके बग नहीं करना चाहेंगे)। अपने आवेदन के लिए इन विभिन्न प्रकार की त्रुटियों के बीच ट्रेड-ऑफ पर ध्यान दें।

आरओसी को प्लॉट करें

 plot_roc("Train Baseline", train_labels, train_predictions_baseline, color=colors[0])
plot_roc("Test Baseline", test_labels, test_predictions_baseline, color=colors[0], linestyle='--')

plot_roc("Train Weighted", train_labels, train_predictions_weighted, color=colors[1])
plot_roc("Test Weighted", test_labels, test_predictions_weighted, color=colors[1], linestyle='--')


plt.legend(loc='lower right')
 
<matplotlib.legend.Legend at 0x7fa54c0729e8>

png

oversampling

अल्पसंख्यक वर्ग को प्रभावित करना

एक संबंधित दृष्टिकोण अल्पसंख्यक वर्ग की निगरानी करके डेटासेट को फिर से जोड़ने का होगा।

 pos_features = train_features[bool_train_labels]
neg_features = train_features[~bool_train_labels]

pos_labels = train_labels[bool_train_labels]
neg_labels = train_labels[~bool_train_labels]
 

NumPy का उपयोग करना

आप सकारात्मक उदाहरणों से यादृच्छिक सूचकांकों की सही संख्या चुनकर डेटासेट को मैन्युअल रूप से संतुलित कर सकते हैं:

 ids = np.arange(len(pos_features))
choices = np.random.choice(ids, len(neg_features))

res_pos_features = pos_features[choices]
res_pos_labels = pos_labels[choices]

res_pos_features.shape
 
(181962, 29)
 resampled_features = np.concatenate([res_pos_features, neg_features], axis=0)
resampled_labels = np.concatenate([res_pos_labels, neg_labels], axis=0)

order = np.arange(len(resampled_labels))
np.random.shuffle(order)
resampled_features = resampled_features[order]
resampled_labels = resampled_labels[order]

resampled_features.shape
 
(363924, 29)

tf.data का उपयोग करना

यदि आप tf.data का उपयोग कर रहे हैं तो संतुलित उदाहरण प्रस्तुत करने का सबसे आसान तरीका positive और negative डेटासेट के साथ शुरू करना और उन्हें मर्ज करना है। अधिक उदाहरणों के लिए tf.data गाइड देखें।

 BUFFER_SIZE = 100000

def make_ds(features, labels):
  ds = tf.data.Dataset.from_tensor_slices((features, labels))#.cache()
  ds = ds.shuffle(BUFFER_SIZE).repeat()
  return ds

pos_ds = make_ds(pos_features, pos_labels)
neg_ds = make_ds(neg_features, neg_labels)
 

प्रत्येक डाटासेट (feature, label) जोड़े प्रदान करता है:

 for features, label in pos_ds.take(1):
  print("Features:\n", features.numpy())
  print()
  print("Label: ", label.numpy())
 
Features:
 [ 0.23104754  0.83661044 -0.31875356  1.9796369   1.28403692  0.07389102
  1.03350673 -0.11568355 -1.54396817  0.88004244 -1.66944551 -0.24324391
  0.45900013  0.14583622 -2.06637388  0.42470592 -0.94489216 -0.83112221
 -1.83416278 -0.34138858  0.14130878  0.51019975  0.08224586  0.6642136
 -1.39031637 -0.42194185  0.22525572  0.28277796 -4.86369823]

Label:  1

experimental.sample_from_datasets का उपयोग कर दो को एक साथ मर्ज करें ।ample_from_datasets:

 resampled_ds = tf.data.experimental.sample_from_datasets([pos_ds, neg_ds], weights=[0.5, 0.5])
resampled_ds = resampled_ds.batch(BATCH_SIZE).prefetch(2)
 
 for features, label in resampled_ds.take(1):
  print(label.numpy().mean())
 
0.49609375

इस डेटासेट का उपयोग करने के लिए, आपको प्रति युग चरण की संख्या की आवश्यकता होगी।

इस मामले में "युग" की परिभाषा कम स्पष्ट है। यह कहें कि प्रत्येक नकारात्मक उदाहरण को एक बार देखने के लिए आवश्यक बैचों की संख्या है:

 resampled_steps_per_epoch = np.ceil(2.0*neg/BATCH_SIZE)
resampled_steps_per_epoch
 
278.0

ओवरसैंपल्ड डेटा पर ट्रेन

अब इन तरीकों की तुलना कैसे करें, यह देखने के लिए क्लास वेट का उपयोग करने के बजाय रेज़मैल्ड डेटा सेट के साथ मॉडल को प्रशिक्षित करने का प्रयास करें।

 resampled_model = make_model()
resampled_model.load_weights(initial_weights)

# Reset the bias to zero, since this dataset is balanced.
output_layer = resampled_model.layers[-1] 
output_layer.bias.assign([0])

val_ds = tf.data.Dataset.from_tensor_slices((val_features, val_labels)).cache()
val_ds = val_ds.batch(BATCH_SIZE).prefetch(2) 

resampled_history = resampled_model.fit(
    resampled_ds,
    epochs=EPOCHS,
    steps_per_epoch=resampled_steps_per_epoch,
    callbacks = [early_stopping],
    validation_data=val_ds)
 
Epoch 1/100
278/278 [==============================] - 6s 23ms/step - loss: 0.4356 - tp: 223484.0000 - fp: 51288.0000 - tn: 290777.0000 - fn: 60757.0000 - accuracy: 0.8211 - precision: 0.8133 - recall: 0.7862 - auc: 0.8933 - val_loss: 0.2172 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 1076.0000 - val_tn: 44406.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9762 - val_precision: 0.0684 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9792
Epoch 2/100
278/278 [==============================] - 6s 20ms/step - loss: 0.2177 - tp: 246785.0000 - fp: 12557.0000 - tn: 271871.0000 - fn: 38131.0000 - accuracy: 0.9110 - precision: 0.9516 - recall: 0.8662 - auc: 0.9686 - val_loss: 0.1226 - val_tp: 80.0000 - val_fp: 951.0000 - val_tn: 44531.0000 - val_fn: 7.0000 - val_accuracy: 0.9790 - val_precision: 0.0776 - val_recall: 0.9195 - val_auc: 0.9835
Epoch 3/100
278/278 [==============================] - 6s 21ms/step - loss: 0.1751 - tp: 250631.0000 - fp: 9797.0000 - tn: 275174.0000 - fn: 33742.0000 - accuracy: 0.9235 - precision: 0.9624 - recall: 0.8813 - auc: 0.9810 - val_loss: 0.0940 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 966.0000 - val_tn: 44516.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9787 - val_precision: 0.0782 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9836
Epoch 4/100
278/278 [==============================] - 6s 22ms/step - loss: 0.1532 - tp: 254169.0000 - fp: 9171.0000 - tn: 275694.0000 - fn: 30310.0000 - accuracy: 0.9307 - precision: 0.9652 - recall: 0.8935 - auc: 0.9861 - val_loss: 0.0802 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 918.0000 - val_tn: 44564.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9797 - val_precision: 0.0820 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9847
Epoch 5/100
278/278 [==============================] - 6s 22ms/step - loss: 0.1372 - tp: 257034.0000 - fp: 9061.0000 - tn: 275758.0000 - fn: 27491.0000 - accuracy: 0.9358 - precision: 0.9659 - recall: 0.9034 - auc: 0.9892 - val_loss: 0.0720 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 910.0000 - val_tn: 44572.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9799 - val_precision: 0.0827 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9854
Epoch 6/100
278/278 [==============================] - 6s 22ms/step - loss: 0.1260 - tp: 258997.0000 - fp: 9079.0000 - tn: 275819.0000 - fn: 25449.0000 - accuracy: 0.9394 - precision: 0.9661 - recall: 0.9105 - auc: 0.9911 - val_loss: 0.0666 - val_tp: 81.0000 - val_fp: 915.0000 - val_tn: 44567.0000 - val_fn: 6.0000 - val_accuracy: 0.9798 - val_precision: 0.0813 - val_recall: 0.9310 - val_auc: 0.9856
Epoch 7/100
278/278 [==============================] - 6s 21ms/step - loss: 0.1167 - tp: 261100.0000 - fp: 9112.0000 - tn: 276180.0000 - fn: 22952.0000 - accuracy: 0.9437 - precision: 0.9663 - recall: 0.9192 - auc: 0.9925 - val_loss: 0.0623 - val_tp: 81.0000 - val_fp: 911.0000 - val_tn: 44571.0000 - val_fn: 6.0000 - val_accuracy: 0.9799 - val_precision: 0.0817 - val_recall: 0.9310 - val_auc: 0.9858
Epoch 8/100
278/278 [==============================] - 6s 22ms/step - loss: 0.1082 - tp: 263945.0000 - fp: 9428.0000 - tn: 275276.0000 - fn: 20695.0000 - accuracy: 0.9471 - precision: 0.9655 - recall: 0.9273 - auc: 0.9937 - val_loss: 0.0587 - val_tp: 81.0000 - val_fp: 910.0000 - val_tn: 44572.0000 - val_fn: 6.0000 - val_accuracy: 0.9799 - val_precision: 0.0817 - val_recall: 0.9310 - val_auc: 0.9857
Epoch 9/100
278/278 [==============================] - 6s 21ms/step - loss: 0.1014 - tp: 268108.0000 - fp: 10376.0000 - tn: 274312.0000 - fn: 16548.0000 - accuracy: 0.9527 - precision: 0.9627 - recall: 0.9419 - auc: 0.9944 - val_loss: 0.0543 - val_tp: 80.0000 - val_fp: 873.0000 - val_tn: 44609.0000 - val_fn: 7.0000 - val_accuracy: 0.9807 - val_precision: 0.0839 - val_recall: 0.9195 - val_auc: 0.9857
Epoch 10/100
278/278 [==============================] - 6s 22ms/step - loss: 0.0951 - tp: 277520.0000 - fp: 12692.0000 - tn: 271795.0000 - fn: 7337.0000 - accuracy: 0.9648 - precision: 0.9563 - recall: 0.9742 - auc: 0.9950 - val_loss: 0.0495 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 829.0000 - val_tn: 44653.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9816 - val_precision: 0.0870 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9855
Epoch 11/100
278/278 [==============================] - 6s 21ms/step - loss: 0.0895 - tp: 278865.0000 - fp: 12938.0000 - tn: 271719.0000 - fn: 5822.0000 - accuracy: 0.9670 - precision: 0.9557 - recall: 0.9795 - auc: 0.9955 - val_loss: 0.0450 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 789.0000 - val_tn: 44693.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9825 - val_precision: 0.0910 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9859
Epoch 12/100
278/278 [==============================] - 6s 21ms/step - loss: 0.0842 - tp: 279845.0000 - fp: 13187.0000 - tn: 272121.0000 - fn: 4191.0000 - accuracy: 0.9695 - precision: 0.9550 - recall: 0.9852 - auc: 0.9960 - val_loss: 0.0410 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 733.0000 - val_tn: 44749.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9837 - val_precision: 0.0973 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9813
Epoch 13/100
278/278 [==============================] - 6s 22ms/step - loss: 0.0792 - tp: 281765.0000 - fp: 12977.0000 - tn: 271393.0000 - fn: 3209.0000 - accuracy: 0.9716 - precision: 0.9560 - recall: 0.9887 - auc: 0.9963 - val_loss: 0.0389 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 721.0000 - val_tn: 44761.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9840 - val_precision: 0.0988 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9814
Epoch 14/100
278/278 [==============================] - 6s 21ms/step - loss: 0.0754 - tp: 281962.0000 - fp: 13026.0000 - tn: 272154.0000 - fn: 2202.0000 - accuracy: 0.9733 - precision: 0.9558 - recall: 0.9923 - auc: 0.9966 - val_loss: 0.0348 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 646.0000 - val_tn: 44836.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9856 - val_precision: 0.1090 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9763
Epoch 15/100
278/278 [==============================] - 6s 23ms/step - loss: 0.0722 - tp: 283858.0000 - fp: 12932.0000 - tn: 271419.0000 - fn: 1135.0000 - accuracy: 0.9753 - precision: 0.9564 - recall: 0.9960 - auc: 0.9967 - val_loss: 0.0331 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 640.0000 - val_tn: 44842.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9858 - val_precision: 0.1099 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9714
Epoch 16/100
278/278 [==============================] - 6s 22ms/step - loss: 0.0689 - tp: 283059.0000 - fp: 12757.0000 - tn: 273004.0000 - fn: 524.0000 - accuracy: 0.9767 - precision: 0.9569 - recall: 0.9982 - auc: 0.9970 - val_loss: 0.0308 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 583.0000 - val_tn: 44899.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9870 - val_precision: 0.1193 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9667
Epoch 17/100
278/278 [==============================] - 6s 23ms/step - loss: 0.0661 - tp: 283879.0000 - fp: 12340.0000 - tn: 272779.0000 - fn: 346.0000 - accuracy: 0.9777 - precision: 0.9583 - recall: 0.9988 - auc: 0.9971 - val_loss: 0.0289 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 542.0000 - val_tn: 44940.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9879 - val_precision: 0.1272 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9618
Epoch 18/100
278/278 [==============================] - 6s 22ms/step - loss: 0.0635 - tp: 284858.0000 - fp: 12157.0000 - tn: 272120.0000 - fn: 209.0000 - accuracy: 0.9783 - precision: 0.9591 - recall: 0.9993 - auc: 0.9973 - val_loss: 0.0277 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 511.0000 - val_tn: 44971.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9886 - val_precision: 0.1339 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9621
Epoch 19/100
278/278 [==============================] - 6s 23ms/step - loss: 0.0620 - tp: 284459.0000 - fp: 11978.0000 - tn: 272718.0000 - fn: 189.0000 - accuracy: 0.9786 - precision: 0.9596 - recall: 0.9993 - auc: 0.9973 - val_loss: 0.0261 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 478.0000 - val_tn: 45004.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9893 - val_precision: 0.1418 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9624
Epoch 20/100
278/278 [==============================] - 6s 23ms/step - loss: 0.0600 - tp: 284950.0000 - fp: 11793.0000 - tn: 272572.0000 - fn: 29.0000 - accuracy: 0.9792 - precision: 0.9603 - recall: 0.9999 - auc: 0.9974 - val_loss: 0.0252 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 463.0000 - val_tn: 45019.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9897 - val_precision: 0.1458 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9626
Epoch 21/100
276/278 [============================>.] - ETA: 0s - loss: 0.0581 - tp: 282210.0000 - fp: 11270.0000 - tn: 271768.0000 - fn: 0.0000e+00 - accuracy: 0.9801 - precision: 0.9616 - recall: 1.0000 - auc: 0.9975Restoring model weights from the end of the best epoch.
278/278 [==============================] - 6s 22ms/step - loss: 0.0581 - tp: 284274.0000 - fp: 11360.0000 - tn: 273710.0000 - fn: 0.0000e+00 - accuracy: 0.9800 - precision: 0.9616 - recall: 1.0000 - auc: 0.9975 - val_loss: 0.0241 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 444.0000 - val_tn: 45038.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9901 - val_precision: 0.1511 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9628
Epoch 00021: early stopping

यदि प्रशिक्षण प्रक्रिया प्रत्येक क्रमिक अद्यतन पर संपूर्ण डेटासेट पर विचार कर रही थी, तो यह ओवरसमलिंग मूल रूप से कक्षा भार के समान होगी।

लेकिन मॉडल बैच-वार का प्रशिक्षण देते समय, जैसा कि आपने यहां किया था, ओवरसैंप्ड डेटा एक सहज ढाल संकेत प्रदान करता है: प्रत्येक सकारात्मक उदाहरण के बजाय एक बड़े वजन के साथ एक बैच में दिखाए जाने के बाद, वे प्रत्येक बार कई अलग-अलग बैचों में दिखाए जाते हैं छोटा वजन।

यह सहज ढाल संकेत मॉडल को प्रशिक्षित करना आसान बनाता है।

प्रशिक्षण इतिहास की जाँच करें

ध्यान दें कि यहां मैट्रिक्स के वितरण अलग-अलग होंगे, क्योंकि प्रशिक्षण डेटा का सत्यापन और परीक्षण डेटा से बिल्कुल अलग वितरण है।

 plot_metrics(resampled_history )
 

png

फिर से ट्रेन

क्योंकि संतुलित डेटा पर प्रशिक्षण आसान है, इसलिए उपरोक्त प्रशिक्षण प्रक्रिया जल्दी खत्म हो सकती है।

इसलिए callbacks.EarlyStopping देने के लिए युगों को तोड़ें। प्रशिक्षण को रोकने के लिए आसानी से बेहतर नियंत्रण।

 resampled_model = make_model()
resampled_model.load_weights(initial_weights)

# Reset the bias to zero, since this dataset is balanced.
output_layer = resampled_model.layers[-1] 
output_layer.bias.assign([0])

resampled_history = resampled_model.fit(
    resampled_ds,
    # These are not real epochs
    steps_per_epoch = 20,
    epochs=10*EPOCHS,
    callbacks = [early_stopping],
    validation_data=(val_ds))
 
Epoch 1/1000
20/20 [==============================] - 1s 60ms/step - loss: 1.0656 - tp: 9507.0000 - fp: 7370.0000 - tn: 58667.0000 - fn: 10985.0000 - accuracy: 0.7879 - precision: 0.5633 - recall: 0.4639 - auc: 0.8255 - val_loss: 0.5792 - val_tp: 66.0000 - val_fp: 13452.0000 - val_tn: 32030.0000 - val_fn: 21.0000 - val_accuracy: 0.7043 - val_precision: 0.0049 - val_recall: 0.7586 - val_auc: 0.7866
Epoch 2/1000
20/20 [==============================] - 1s 26ms/step - loss: 0.6996 - tp: 13383.0000 - fp: 7208.0000 - tn: 13397.0000 - fn: 6972.0000 - accuracy: 0.6538 - precision: 0.6499 - recall: 0.6575 - auc: 0.7027 - val_loss: 0.5702 - val_tp: 76.0000 - val_fp: 12408.0000 - val_tn: 33074.0000 - val_fn: 11.0000 - val_accuracy: 0.7275 - val_precision: 0.0061 - val_recall: 0.8736 - val_auc: 0.9076
Epoch 3/1000
20/20 [==============================] - 1s 28ms/step - loss: 0.5532 - tp: 15127.0000 - fp: 6665.0000 - tn: 14055.0000 - fn: 5113.0000 - accuracy: 0.7125 - precision: 0.6942 - recall: 0.7474 - auc: 0.7952 - val_loss: 0.5335 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 9006.0000 - val_tn: 36476.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.8022 - val_precision: 0.0087 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9408
Epoch 4/1000
20/20 [==============================] - 1s 28ms/step - loss: 0.4738 - tp: 16061.0000 - fp: 5669.0000 - tn: 14890.0000 - fn: 4340.0000 - accuracy: 0.7556 - precision: 0.7391 - recall: 0.7873 - auc: 0.8495 - val_loss: 0.4883 - val_tp: 78.0000 - val_fp: 5756.0000 - val_tn: 39726.0000 - val_fn: 9.0000 - val_accuracy: 0.8735 - val_precision: 0.0134 - val_recall: 0.8966 - val_auc: 0.9489
Epoch 5/1000
20/20 [==============================] - 0s 23ms/step - loss: 0.4266 - tp: 16612.0000 - fp: 4719.0000 - tn: 15715.0000 - fn: 3914.0000 - accuracy: 0.7892 - precision: 0.7788 - recall: 0.8093 - auc: 0.8786 - val_loss: 0.4435 - val_tp: 78.0000 - val_fp: 3758.0000 - val_tn: 41724.0000 - val_fn: 9.0000 - val_accuracy: 0.9173 - val_precision: 0.0203 - val_recall: 0.8966 - val_auc: 0.9539
Epoch 6/1000
20/20 [==============================] - 0s 23ms/step - loss: 0.3908 - tp: 16911.0000 - fp: 3861.0000 - tn: 16514.0000 - fn: 3674.0000 - accuracy: 0.8160 - precision: 0.8141 - recall: 0.8215 - auc: 0.8976 - val_loss: 0.4032 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 2770.0000 - val_tn: 42712.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9390 - val_precision: 0.0277 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9590
Epoch 7/1000
20/20 [==============================] - 0s 25ms/step - loss: 0.3664 - tp: 17049.0000 - fp: 3209.0000 - tn: 17179.0000 - fn: 3523.0000 - accuracy: 0.8356 - precision: 0.8416 - recall: 0.8287 - auc: 0.9108 - val_loss: 0.3682 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 2119.0000 - val_tn: 43363.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9533 - val_precision: 0.0359 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9634
Epoch 8/1000
20/20 [==============================] - 0s 24ms/step - loss: 0.3467 - tp: 17100.0000 - fp: 2699.0000 - tn: 17686.0000 - fn: 3475.0000 - accuracy: 0.8493 - precision: 0.8637 - recall: 0.8311 - auc: 0.9193 - val_loss: 0.3373 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 1753.0000 - val_tn: 43729.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9614 - val_precision: 0.0431 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9675
Epoch 9/1000
20/20 [==============================] - 1s 29ms/step - loss: 0.3285 - tp: 17043.0000 - fp: 2345.0000 - tn: 18228.0000 - fn: 3344.0000 - accuracy: 0.8611 - precision: 0.8790 - recall: 0.8360 - auc: 0.9271 - val_loss: 0.3104 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 1495.0000 - val_tn: 43987.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9670 - val_precision: 0.0502 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9702
Epoch 10/1000
20/20 [==============================] - 1s 27ms/step - loss: 0.3094 - tp: 17322.0000 - fp: 2012.0000 - tn: 18405.0000 - fn: 3221.0000 - accuracy: 0.8722 - precision: 0.8959 - recall: 0.8432 - auc: 0.9361 - val_loss: 0.2865 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 1332.0000 - val_tn: 44150.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9706 - val_precision: 0.0560 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9721
Epoch 11/1000
20/20 [==============================] - 1s 29ms/step - loss: 0.2962 - tp: 17184.0000 - fp: 1757.0000 - tn: 18853.0000 - fn: 3166.0000 - accuracy: 0.8798 - precision: 0.9072 - recall: 0.8444 - auc: 0.9406 - val_loss: 0.2654 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 1228.0000 - val_tn: 44254.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9729 - val_precision: 0.0604 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9739
Epoch 12/1000
20/20 [==============================] - 1s 30ms/step - loss: 0.2835 - tp: 17373.0000 - fp: 1543.0000 - tn: 18909.0000 - fn: 3135.0000 - accuracy: 0.8858 - precision: 0.9184 - recall: 0.8471 - auc: 0.9458 - val_loss: 0.2469 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 1155.0000 - val_tn: 44327.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9745 - val_precision: 0.0640 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9759
Epoch 13/1000
20/20 [==============================] - 1s 28ms/step - loss: 0.2710 - tp: 17386.0000 - fp: 1395.0000 - tn: 19124.0000 - fn: 3055.0000 - accuracy: 0.8914 - precision: 0.9257 - recall: 0.8505 - auc: 0.9502 - val_loss: 0.2302 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 1092.0000 - val_tn: 44390.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9759 - val_precision: 0.0675 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9782
Epoch 14/1000
20/20 [==============================] - 0s 24ms/step - loss: 0.2618 - tp: 17336.0000 - fp: 1343.0000 - tn: 19296.0000 - fn: 2985.0000 - accuracy: 0.8943 - precision: 0.9281 - recall: 0.8531 - auc: 0.9541 - val_loss: 0.2156 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 1053.0000 - val_tn: 44429.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9767 - val_precision: 0.0698 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9797
Epoch 15/1000
20/20 [==============================] - 0s 24ms/step - loss: 0.2529 - tp: 17466.0000 - fp: 1154.0000 - tn: 19366.0000 - fn: 2974.0000 - accuracy: 0.8992 - precision: 0.9380 - recall: 0.8545 - auc: 0.9574 - val_loss: 0.2026 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 1029.0000 - val_tn: 44453.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9772 - val_precision: 0.0713 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9806
Epoch 16/1000
20/20 [==============================] - 0s 24ms/step - loss: 0.2456 - tp: 17579.0000 - fp: 1075.0000 - tn: 19322.0000 - fn: 2984.0000 - accuracy: 0.9009 - precision: 0.9424 - recall: 0.8549 - auc: 0.9590 - val_loss: 0.1923 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 1017.0000 - val_tn: 44465.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9775 - val_precision: 0.0721 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9813
Epoch 17/1000
20/20 [==============================] - 0s 25ms/step - loss: 0.2382 - tp: 17573.0000 - fp: 982.0000 - tn: 19540.0000 - fn: 2865.0000 - accuracy: 0.9061 - precision: 0.9471 - recall: 0.8598 - auc: 0.9620 - val_loss: 0.1828 - val_tp: 79.0000 - val_fp: 1005.0000 - val_tn: 44477.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.9778 - val_precision: 0.0729 - val_recall: 0.9080 - val_auc: 0.9819
Epoch 18/1000
20/20 [==============================] - 1s 28ms/step - loss: 0.2307 - tp: 17711.0000 - fp: 966.0000 - tn: 19448.0000 - fn: 2835.0000 - accuracy: 0.9072 - precision: 0.9483 - recall: 0.8620 - auc: 0.9644 - val_loss: 0.1736 - val_tp: 80.0000 - val_fp: 990.0000 - val_tn: 44492.0000 - val_fn: 7.0000 - val_accuracy: 0.9781 - val_precision: 0.0748 - val_recall: 0.9195 - val_auc: 0.9825
Epoch 19/1000
20/20 [==============================] - 1s 28ms/step - loss: 0.2280 - tp: 17732.0000 - fp: 952.0000 - tn: 19442.0000 - fn: 2834.0000 - accuracy: 0.9076 - precision: 0.9490 - recall: 0.8622 - auc: 0.9653 - val_loss: 0.1660 - val_tp: 80.0000 - val_fp: 974.0000 - val_tn: 44508.0000 - val_fn: 7.0000 - val_accuracy: 0.9785 - val_precision: 0.0759 - val_recall: 0.9195 - val_auc: 0.9826
Epoch 20/1000
20/20 [==============================] - 1s 28ms/step - loss: 0.2224 - tp: 17725.0000 - fp: 939.0000 - tn: 19538.0000 - fn: 2758.0000 - accuracy: 0.9097 - precision: 0.9497 - recall: 0.8654 - auc: 0.9667 - val_loss: 0.1591 - val_tp: 80.0000 - val_fp: 962.0000 - val_tn: 44520.0000 - val_fn: 7.0000 - val_accuracy: 0.9787 - val_precision: 0.0768 - val_recall: 0.9195 - val_auc: 0.9831
Epoch 21/1000
20/20 [==============================] - 1s 29ms/step - loss: 0.2168 - tp: 17757.0000 - fp: 826.0000 - tn: 19618.0000 - fn: 2759.0000 - accuracy: 0.9125 - precision: 0.9556 - recall: 0.8655 - auc: 0.9689 - val_loss: 0.1531 - val_tp: 80.0000 - val_fp: 967.0000 - val_tn: 44515.0000 - val_fn: 7.0000 - val_accuracy: 0.9786 - val_precision: 0.0764 - val_recall: 0.9195 - val_auc: 0.9831
Epoch 22/1000
20/20 [==============================] - 1s 28ms/step - loss: 0.2112 - tp: 17833.0000 - fp: 883.0000 - tn: 19522.0000 - fn: 2722.0000 - accuracy: 0.9120 - precision: 0.9528 - recall: 0.8676 - auc: 0.9703 - val_loss: 0.1479 - val_tp: 80.0000 - val_fp: 975.0000 - val_tn: 44507.0000 - val_fn: 7.0000 - val_accuracy: 0.9785 - val_precision: 0.0758 - val_recall: 0.9195 - val_auc: 0.9832
Epoch 23/1000
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Epoch 24/1000
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Epoch 28/1000
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Epoch 29/1000
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Epoch 30/1000
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Epoch 31/1000
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Epoch 32/1000
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Epoch 33/1000
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Epoch 34/1000
20/20 [==============================] - 0s 24ms/step - loss: 0.1749 - tp: 18125.0000 - fp: 715.0000 - tn: 19698.0000 - fn: 2422.0000 - accuracy: 0.9234 - precision: 0.9620 - recall: 0.8821 - auc: 0.9812 - val_loss: 0.1068 - val_tp: 81.0000 - val_fp: 964.0000 - val_tn: 44518.0000 - val_fn: 6.0000 - val_accuracy: 0.9787 - val_precision: 0.0775 - val_recall: 0.9310 - val_auc: 0.9836
Epoch 35/1000
20/20 [==============================] - 0s 23ms/step - loss: 0.1769 - tp: 18135.0000 - fp: 715.0000 - tn: 19694.0000 - fn: 2416.0000 - accuracy: 0.9236 - precision: 0.9621 - recall: 0.8824 - auc: 0.9809 - val_loss: 0.1048 - val_tp: 81.0000 - val_fp: 978.0000 - val_tn: 44504.0000 - val_fn: 6.0000 - val_accuracy: 0.9784 - val_precision: 0.0765 - val_recall: 0.9310 - val_auc: 0.9838
Epoch 36/1000
20/20 [==============================] - 1s 30ms/step - loss: 0.1739 - tp: 18006.0000 - fp: 704.0000 - tn: 19827.0000 - fn: 2423.0000 - accuracy: 0.9237 - precision: 0.9624 - recall: 0.8814 - auc: 0.9814 - val_loss: 0.1029 - val_tp: 81.0000 - val_fp: 986.0000 - val_tn: 44496.0000 - val_fn: 6.0000 - val_accuracy: 0.9782 - val_precision: 0.0759 - val_recall: 0.9310 - val_auc: 0.9839
Epoch 37/1000
20/20 [==============================] - 1s 27ms/step - loss: 0.1687 - tp: 18002.0000 - fp: 660.0000 - tn: 19879.0000 - fn: 2419.0000 - accuracy: 0.9248 - precision: 0.9646 - recall: 0.8815 - auc: 0.9826 - val_loss: 0.1011 - val_tp: 81.0000 - val_fp: 984.0000 - val_tn: 44498.0000 - val_fn: 6.0000 - val_accuracy: 0.9783 - val_precision: 0.0761 - val_recall: 0.9310 - val_auc: 0.9841
Epoch 38/1000
20/20 [==============================] - 1s 28ms/step - loss: 0.1699 - tp: 17932.0000 - fp: 677.0000 - tn: 19986.0000 - fn: 2365.0000 - accuracy: 0.9257 - precision: 0.9636 - recall: 0.8835 - auc: 0.9825 - val_loss: 0.0995 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 979.0000 - val_tn: 44503.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9784 - val_precision: 0.0773 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9842
Epoch 39/1000
20/20 [==============================] - 1s 30ms/step - loss: 0.1676 - tp: 18086.0000 - fp: 736.0000 - tn: 19780.0000 - fn: 2358.0000 - accuracy: 0.9245 - precision: 0.9609 - recall: 0.8847 - auc: 0.9826 - val_loss: 0.0980 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 975.0000 - val_tn: 44507.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9785 - val_precision: 0.0776 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9844
Epoch 40/1000
20/20 [==============================] - 1s 27ms/step - loss: 0.1670 - tp: 18066.0000 - fp: 685.0000 - tn: 19868.0000 - fn: 2341.0000 - accuracy: 0.9261 - precision: 0.9635 - recall: 0.8853 - auc: 0.9832 - val_loss: 0.0964 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 965.0000 - val_tn: 44517.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9787 - val_precision: 0.0783 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9845
Epoch 41/1000
20/20 [==============================] - 0s 23ms/step - loss: 0.1640 - tp: 17950.0000 - fp: 645.0000 - tn: 19995.0000 - fn: 2370.0000 - accuracy: 0.9264 - precision: 0.9653 - recall: 0.8834 - auc: 0.9839 - val_loss: 0.0950 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 956.0000 - val_tn: 44526.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9789 - val_precision: 0.0790 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9835
Epoch 42/1000
20/20 [==============================] - 0s 25ms/step - loss: 0.1641 - tp: 18083.0000 - fp: 665.0000 - tn: 19842.0000 - fn: 2370.0000 - accuracy: 0.9259 - precision: 0.9645 - recall: 0.8841 - auc: 0.9839 - val_loss: 0.0938 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 949.0000 - val_tn: 44533.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9791 - val_precision: 0.0795 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9837
Epoch 43/1000
20/20 [==============================] - 0s 23ms/step - loss: 0.1600 - tp: 18012.0000 - fp: 684.0000 - tn: 19970.0000 - fn: 2294.0000 - accuracy: 0.9273 - precision: 0.9634 - recall: 0.8870 - auc: 0.9845 - val_loss: 0.0925 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 949.0000 - val_tn: 44533.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9791 - val_precision: 0.0795 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9837
Epoch 44/1000
20/20 [==============================] - 1s 27ms/step - loss: 0.1597 - tp: 18346.0000 - fp: 657.0000 - tn: 19657.0000 - fn: 2300.0000 - accuracy: 0.9278 - precision: 0.9654 - recall: 0.8886 - auc: 0.9847 - val_loss: 0.0919 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 955.0000 - val_tn: 44527.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9789 - val_precision: 0.0791 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9838
Epoch 45/1000
20/20 [==============================] - 1s 28ms/step - loss: 0.1607 - tp: 18109.0000 - fp: 726.0000 - tn: 19836.0000 - fn: 2289.0000 - accuracy: 0.9264 - precision: 0.9615 - recall: 0.8878 - auc: 0.9846 - val_loss: 0.0908 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 948.0000 - val_tn: 44534.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9791 - val_precision: 0.0796 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9839
Epoch 46/1000
20/20 [==============================] - 1s 27ms/step - loss: 0.1581 - tp: 18192.0000 - fp: 650.0000 - tn: 19833.0000 - fn: 2285.0000 - accuracy: 0.9283 - precision: 0.9655 - recall: 0.8884 - auc: 0.9849 - val_loss: 0.0902 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 955.0000 - val_tn: 44527.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9789 - val_precision: 0.0791 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9839
Epoch 47/1000
20/20 [==============================] - 1s 28ms/step - loss: 0.1579 - tp: 18301.0000 - fp: 676.0000 - tn: 19760.0000 - fn: 2223.0000 - accuracy: 0.9292 - precision: 0.9644 - recall: 0.8917 - auc: 0.9853 - val_loss: 0.0892 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 956.0000 - val_tn: 44526.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9789 - val_precision: 0.0790 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9840
Epoch 48/1000
20/20 [==============================] - 1s 28ms/step - loss: 0.1503 - tp: 18172.0000 - fp: 593.0000 - tn: 19959.0000 - fn: 2236.0000 - accuracy: 0.9309 - precision: 0.9684 - recall: 0.8904 - auc: 0.9867 - val_loss: 0.0887 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 970.0000 - val_tn: 44512.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9786 - val_precision: 0.0779 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9840
Epoch 49/1000
20/20 [==============================] - 0s 25ms/step - loss: 0.1572 - tp: 18217.0000 - fp: 750.0000 - tn: 19709.0000 - fn: 2284.0000 - accuracy: 0.9259 - precision: 0.9605 - recall: 0.8886 - auc: 0.9852 - val_loss: 0.0876 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 964.0000 - val_tn: 44518.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9787 - val_precision: 0.0784 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9841
Epoch 50/1000
20/20 [==============================] - ETA: 0s - loss: 0.1529 - tp: 18230.0000 - fp: 696.0000 - tn: 19874.0000 - fn: 2160.0000 - accuracy: 0.9303 - precision: 0.9632 - recall: 0.8941 - auc: 0.9860Restoring model weights from the end of the best epoch.
20/20 [==============================] - 0s 23ms/step - loss: 0.1529 - tp: 18230.0000 - fp: 696.0000 - tn: 19874.0000 - fn: 2160.0000 - accuracy: 0.9303 - precision: 0.9632 - recall: 0.8941 - auc: 0.9860 - val_loss: 0.0860 - val_tp: 82.0000 - val_fp: 941.0000 - val_tn: 44541.0000 - val_fn: 5.0000 - val_accuracy: 0.9792 - val_precision: 0.0802 - val_recall: 0.9425 - val_auc: 0.9843
Epoch 00050: early stopping

प्रशिक्षण इतिहास को फिर से जांचें

 plot_metrics(resampled_history)
 

png

मैट्रिक्स का मूल्यांकन करें

 train_predictions_resampled = resampled_model.predict(train_features, batch_size=BATCH_SIZE)
test_predictions_resampled = resampled_model.predict(test_features, batch_size=BATCH_SIZE)
 
 resampled_results = resampled_model.evaluate(test_features, test_labels,
                                             batch_size=BATCH_SIZE, verbose=0)
for name, value in zip(resampled_model.metrics_names, resampled_results):
  print(name, ': ', value)
print()

plot_cm(test_labels, test_predictions_resampled)
 
loss :  0.09607589244842529
tp :  84.0
fp :  1195.0
tn :  55676.0
fn :  7.0
accuracy :  0.9788982272148132
precision :  0.06567630916833878
recall :  0.9230769276618958
auc :  0.9697299599647522

Legitimate Transactions Detected (True Negatives):  55676
Legitimate Transactions Incorrectly Detected (False Positives):  1195
Fraudulent Transactions Missed (False Negatives):  7
Fraudulent Transactions Detected (True Positives):  84
Total Fraudulent Transactions:  91

png

आरओसी को प्लॉट करें

 plot_roc("Train Baseline", train_labels, train_predictions_baseline, color=colors[0])
plot_roc("Test Baseline", test_labels, test_predictions_baseline, color=colors[0], linestyle='--')

plot_roc("Train Weighted", train_labels, train_predictions_weighted, color=colors[1])
plot_roc("Test Weighted", test_labels, test_predictions_weighted, color=colors[1], linestyle='--')

plot_roc("Train Resampled", train_labels, train_predictions_resampled,  color=colors[2])
plot_roc("Test Resampled", test_labels, test_predictions_resampled,  color=colors[2], linestyle='--')
plt.legend(loc='lower right')
 
<matplotlib.legend.Legend at 0x7fa4bc66c9b0>

png

इस ट्यूटोरियल को अपनी समस्या पर लागू करें

असंतुलित डेटा वर्गीकरण एक स्वाभाविक रूप से मुश्किल काम है क्योंकि इससे सीखने के लिए बहुत कम नमूने हैं। आपको हमेशा पहले डेटा के साथ शुरू करना चाहिए और जितना संभव हो सके उतने नमूने एकत्र करने की पूरी कोशिश करनी चाहिए और यह सुनिश्चित करना चाहिए कि क्या विशेषताएं प्रासंगिक हो सकती हैं ताकि मॉडल आपके अल्पसंख्यक वर्ग का सबसे अधिक लाभ उठा सके। कुछ बिंदु पर आपका मॉडल आपके इच्छित परिणामों को बेहतर बनाने और उपज देने के लिए संघर्ष कर सकता है, इसलिए विभिन्न प्रकार की त्रुटियों के बीच अपनी समस्या और व्यापार के संदर्भ को ध्यान में रखना आवश्यक है।