असंतुलित डेटा पर वर्गीकरण

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

यह ट्यूटोरियल दर्शाता है कि अत्यधिक असंतुलित डेटासेट को कैसे वर्गीकृत किया जाए जिसमें एक वर्ग में उदाहरणों की संख्या दूसरे में उदाहरणों से बहुत अधिक हो। आप कागल पर होस्ट किए गए क्रेडिट कार्ड फ्रॉड डिटेक्शन डेटासेट के साथ काम करेंगे। इसका उद्देश्य कुल 284,807 लेनदेन में से केवल 492 धोखाधड़ी वाले 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 है:

  • पांडा का उपयोग करके एक CSV फ़ाइल लोड करें।
  • ट्रेन, सत्यापन और परीक्षण सेट बनाएं।
  • केरस (वर्ग भार निर्धारित करने सहित) का उपयोग करके एक मॉडल को परिभाषित और प्रशिक्षित करें।
  • विभिन्न मेट्रिक्स (सटीकता और रिकॉल सहित) का उपयोग करके मॉडल का मूल्यांकन करें।
  • असंतुलित डेटा से निपटने के लिए सामान्य तकनीकों का प्रयास करें जैसे:
    • क्लास वेटिंग
    • 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

कागल क्रेडिट कार्ड धोखाधड़ी डेटा सेट डाउनलोड करें

पांडा एक पायथन पुस्तकालय है जिसमें संरचित डेटा को लोड करने और काम करने के लिए कई उपयोगी उपयोगिताएं हैं। इसका उपयोग CSV को पांडा डेटाफ़्रेम में डाउनलोड करने के लिए 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()

कक्षा 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 समस्याएं हैं। पहले Time और Amount कॉलम सीधे उपयोग करने के लिए बहुत परिवर्तनशील हैं। Time कॉलम को छोड़ दें (क्योंकि यह स्पष्ट नहीं है कि इसका क्या अर्थ 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)

डेटासेट को ट्रेन, सत्यापन और परीक्षण सेट में विभाजित करें। सत्यापन सेट का उपयोग मॉडल फिटिंग के दौरान नुकसान और किसी भी मीट्रिक 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 यह मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है कि मॉडल नए डेटा को कितनी अच्छी तरह से सामान्य करता है। यह असंतुलित डेटासेट के साथ विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां प्रशिक्षण डेटा की कमी से ओवरफिटिंग एक महत्वपूर्ण चिंता का विषय है।

# Use a utility from sklearn to split and shuffle your 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 माध्य को 0 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)
प्लेसहोल्डर17

डेटा वितरण को देखें

इसके बाद कुछ विशेषताओं पर सकारात्मक और नकारात्मक उदाहरणों के वितरण की तुलना करें। इस समय खुद से पूछने के लिए अच्छे प्रश्न हैं:

  • क्या ये वितरण समझ में आता है?
    • हां। आपने इनपुट को सामान्य कर दिया है और ये ज्यादातर +/- 2 रेंज में केंद्रित हैं।
  • क्या आप वितरण के बीच अंतर देख सकते हैं?
    • हाँ सकारात्मक उदाहरणों में चरम मूल्यों की दर बहुत 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(x=pos_df['V5'], y=pos_df['V6'],
              kind='hex', xlim=(-5,5), ylim=(-5,5))
plt.suptitle("Positive distribution")

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

पीएनजी

पीएनजी

मॉडल और मेट्रिक्स को परिभाषित करें

एक फ़ंक्शन को परिभाषित करें जो एक सरल तंत्रिका नेटवर्क बनाता है जिसमें घनी रूप से जुड़ी हुई छिपी हुई परत होती है, ओवरफिटिंग को कम करने के लिए एक ड्रॉपआउट परत, और एक आउटपुट सिग्मॉइड परत जो लेनदेन की धोखाधड़ी की संभावना लौटाती 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'),
      keras.metrics.AUC(name='prc', curve='PR'), # precision-recall curve
]

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(learning_rate=1e-3),
      loss=keras.losses.BinaryCrossentropy(),
      metrics=metrics)

  return model

उपयोगी मेट्रिक्स को समझना

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

  • झूठी नकारात्मक और झूठी सकारात्मक नमूने हैं जिन्हें गलत तरीके से वर्गीकृत किया गया था
  • ट्रू नेगेटिव और ट्रू पॉजिटिव ऐसे नमूने हैं जिन्हें सही तरीके से वर्गीकृत किया गया था
  • सटीकता सही ढंग से वर्गीकृत उदाहरणों का प्रतिशत है > \(\frac{\text{true samples} }{\text{total samples} }\)
  • सटीक पूर्वानुमानित सकारात्मकताओं का प्रतिशत है जिन्हें सही ढंग से वर्गीकृत किया गया था > \(\frac{\text{true positives} }{\text{true positives + false positives} }\)
  • रिकॉल वास्तविक सकारात्मक का प्रतिशत है जिसे सही ढंग से वर्गीकृत किया गया था > \(\frac{\text{true positives} }{\text{true positives + false negatives} }\)
  • एयूसी एक रिसीवर ऑपरेटिंग विशेषता वक्र (आरओसी-एयूसी) के वक्र के तहत क्षेत्र को संदर्भित करता है। यह मीट्रिक इस संभावना के बराबर है कि एक क्लासिफायर एक यादृच्छिक सकारात्मक नमूने को यादृच्छिक नकारात्मक नमूने से अधिक रैंक देगा।
  • AUPRC का तात्पर्य प्रेसिजन-रिकॉल कर्व के वक्र के तहत क्षेत्र से है। यह मीट्रिक विभिन्न संभाव्यता थ्रेसहोल्ड के लिए सटीक-रिकॉल जोड़े की गणना करता है।

अधिक पढ़ें:

आधारभूत मॉडल

मॉडल बनाएं

अब पहले परिभाषित किए गए फ़ंक्शन का उपयोग करके अपना मॉडल बनाएं और प्रशिक्षित करें। ध्यान दें कि मॉडल 2048 के डिफ़ॉल्ट बैच आकार से बड़े का उपयोग करके फिट है, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि प्रत्येक बैच में कुछ सकारात्मक नमूने होने का एक अच्छा मौका है। यदि बैच का आकार बहुत छोटा होता, तो संभवतः उनके पास सीखने के लिए कोई कपटपूर्ण लेनदेन नहीं होता।

EPOCHS = 100
BATCH_SIZE = 2048

early_stopping = tf.keras.callbacks.EarlyStopping(
    monitor='val_prc', 
    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
_________________________________________________________________

मॉडल का परीक्षण करें:

model.predict(train_features[:10])

array([[0.9466284 ],
       [0.7211031 ],
       [0.60527885],
       [0.8335568 ],
       [0.5909625 ],
       [0.6751574 ],
       [0.6623665 ],
       [0.81066036],
       [0.50712407],
       [0.8296292 ]], dtype=float32)

वैकल्पिक: सही प्रारंभिक पूर्वाग्रह सेट करें।

ये शुरुआती अनुमान बहुत अच्छे नहीं हैं। आप जानते हैं कि डेटासेट असंतुलित है। इसे प्रतिबिंबित करने के लिए आउटपुट परत के पूर्वाग्रह को सेट करें (देखें: तंत्रिका नेटवर्क के प्रशिक्षण के लिए एक पकाने की विधि: "init Well" )। यह प्रारंभिक अभिसरण के साथ मदद कर सकता है।

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

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

Loss: 1.2781
प्लेसहोल्डर26

सेट करने के लिए सही पूर्वाग्रह से प्राप्त किया जा सकता है:

\[ p_0 = pos/(pos + neg) = 1/(1+e^{-b_0}) \]

\[ b_0 = -log_e(1/p_0 - 1) \]

\[ b_0 = log_e(pos/neg)\]

initial_bias = np.log([pos/neg])
initial_bias

array([-6.35935934])

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

यह निकट होना चाहिए: pos/total = 0.0018

model = make_model(output_bias=initial_bias)
model.predict(train_features[:10])

array([[2.3598122e-05],
       [1.5476024e-03],
       [6.8338902e-04],
       [9.4873342e-04],
       [1.0742771e-03],
       [7.7475846e-04],
       [1.2199467e-03],
       [5.5399281e-04],
       [1.6213538e-03],
       [3.0470363e-04]], dtype=float32)

इस आरंभीकरण के साथ प्रारंभिक नुकसान लगभग होना चाहिए:

\[-p_0log(p_0)-(1-p_0)log(1-p_0) = 0.01317\]

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

Loss: 0.0200

यह शुरुआती नुकसान भोले-भाले इनिशियलाइज़ेशन की तुलना में लगभग 50 गुना कम है।

इस तरह मॉडल को केवल यह सीखते हुए पहले कुछ युग बिताने की ज़रूरत नहीं है कि सकारात्मक उदाहरण संभव नहीं हैं। इससे प्रशिक्षण के दौरान हुए नुकसान के प्लॉट को पढ़ने में भी आसानी होती है।

प्रारंभिक भार की जाँच करें

विभिन्न प्रशिक्षण रन को और अधिक तुलनीय बनाने के लिए, इस प्रारंभिक मॉडल के वजन को चेकपॉइंट फ़ाइल में रखें, और प्रशिक्षण से पहले उन्हें प्रत्येक मॉडल में लोड करें:

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

पुष्टि करें कि पूर्वाग्रह फिक्स मदद करता है

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

इस सावधानीपूर्वक आरंभीकरण के साथ और बिना 20 युगों के लिए मॉडल को प्रशिक्षित करें, और नुकसान की तुलना 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 on y-axis 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')

plot_loss(zero_bias_history, "Zero Bias", 0)
plot_loss(careful_bias_history, "Careful Bias", 1)

पीएनजी

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 [==============================] - 3s 15ms/step - loss: 0.0161 - tp: 64.0000 - fp: 9.0000 - tn: 227425.0000 - fn: 347.0000 - accuracy: 0.9984 - precision: 0.8767 - recall: 0.1557 - auc: 0.6148 - prc: 0.1692 - val_loss: 0.0115 - val_tp: 0.0000e+00 - val_fp: 0.0000e+00 - val_tn: 45483.0000 - val_fn: 86.0000 - val_accuracy: 0.9981 - val_precision: 0.0000e+00 - val_recall: 0.0000e+00 - val_auc: 0.7205 - val_prc: 0.2571
Epoch 2/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0087 - tp: 49.0000 - fp: 11.0000 - tn: 181940.0000 - fn: 276.0000 - accuracy: 0.9984 - precision: 0.8167 - recall: 0.1508 - auc: 0.8085 - prc: 0.3735 - val_loss: 0.0054 - val_tp: 35.0000 - val_fp: 6.0000 - val_tn: 45477.0000 - val_fn: 51.0000 - val_accuracy: 0.9987 - val_precision: 0.8537 - val_recall: 0.4070 - val_auc: 0.9065 - val_prc: 0.6598
Epoch 3/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0061 - tp: 126.0000 - fp: 27.0000 - tn: 181924.0000 - fn: 199.0000 - accuracy: 0.9988 - precision: 0.8235 - recall: 0.3877 - auc: 0.8997 - prc: 0.6187 - val_loss: 0.0046 - val_tp: 55.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45475.0000 - val_fn: 31.0000 - val_accuracy: 0.9991 - val_precision: 0.8730 - val_recall: 0.6395 - val_auc: 0.9063 - val_prc: 0.6941
Epoch 4/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0056 - tp: 172.0000 - fp: 31.0000 - tn: 181920.0000 - fn: 153.0000 - accuracy: 0.9990 - precision: 0.8473 - recall: 0.5292 - auc: 0.9068 - prc: 0.6448 - val_loss: 0.0044 - val_tp: 58.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45475.0000 - val_fn: 28.0000 - val_accuracy: 0.9992 - val_precision: 0.8788 - val_recall: 0.6744 - val_auc: 0.9064 - val_prc: 0.7114
Epoch 5/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0056 - tp: 167.0000 - fp: 30.0000 - tn: 181921.0000 - fn: 158.0000 - accuracy: 0.9990 - precision: 0.8477 - recall: 0.5138 - auc: 0.9134 - prc: 0.6215 - val_loss: 0.0043 - val_tp: 60.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45475.0000 - val_fn: 26.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8824 - val_recall: 0.6977 - val_auc: 0.9064 - val_prc: 0.7181
Epoch 6/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0050 - tp: 193.0000 - fp: 28.0000 - tn: 181923.0000 - fn: 132.0000 - accuracy: 0.9991 - precision: 0.8733 - recall: 0.5938 - auc: 0.9198 - prc: 0.6760 - val_loss: 0.0042 - val_tp: 59.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45475.0000 - val_fn: 27.0000 - val_accuracy: 0.9992 - val_precision: 0.8806 - val_recall: 0.6860 - val_auc: 0.9064 - val_prc: 0.7370
Epoch 7/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0048 - tp: 183.0000 - fp: 30.0000 - tn: 181921.0000 - fn: 142.0000 - accuracy: 0.9991 - precision: 0.8592 - recall: 0.5631 - auc: 0.9202 - prc: 0.6737 - val_loss: 0.0042 - val_tp: 60.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45475.0000 - val_fn: 26.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8824 - val_recall: 0.6977 - val_auc: 0.9064 - val_prc: 0.7463
Epoch 8/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0050 - tp: 171.0000 - fp: 31.0000 - tn: 181920.0000 - fn: 154.0000 - accuracy: 0.9990 - precision: 0.8465 - recall: 0.5262 - auc: 0.9156 - prc: 0.6574 - val_loss: 0.0041 - val_tp: 61.0000 - val_fp: 8.0000 - val_tn: 45475.0000 - val_fn: 25.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8841 - val_recall: 0.7093 - val_auc: 0.9065 - val_prc: 0.7480
Epoch 9/100
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Epoch 10/100
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Epoch 41/100
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Epoch 42/100
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Epoch 44/100
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Epoch 45/100
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Epoch 46/100
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Epoch 47/100
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Epoch 48/100
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Epoch 49/100
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Epoch 50/100
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Epoch 51/100
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Epoch 52/100
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Epoch 53/100
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Epoch 54/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0036 - tp: 223.0000 - fp: 30.0000 - tn: 181921.0000 - fn: 102.0000 - accuracy: 0.9993 - precision: 0.8814 - recall: 0.6862 - auc: 0.9438 - prc: 0.7677 - val_loss: 0.0039 - val_tp: 61.0000 - val_fp: 9.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 25.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8714 - val_recall: 0.7093 - val_auc: 0.9125 - val_prc: 0.7877
Epoch 55/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0034 - tp: 220.0000 - fp: 26.0000 - tn: 181925.0000 - fn: 105.0000 - accuracy: 0.9993 - precision: 0.8943 - recall: 0.6769 - auc: 0.9439 - prc: 0.7866 - val_loss: 0.0039 - val_tp: 61.0000 - val_fp: 9.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 25.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8714 - val_recall: 0.7093 - val_auc: 0.9124 - val_prc: 0.7886
Epoch 56/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0036 - tp: 209.0000 - fp: 24.0000 - tn: 181927.0000 - fn: 116.0000 - accuracy: 0.9992 - precision: 0.8970 - recall: 0.6431 - auc: 0.9392 - prc: 0.7613 - val_loss: 0.0039 - val_tp: 61.0000 - val_fp: 7.0000 - val_tn: 45476.0000 - val_fn: 25.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8971 - val_recall: 0.7093 - val_auc: 0.9124 - val_prc: 0.7886
Epoch 57/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0033 - tp: 221.0000 - fp: 23.0000 - tn: 181928.0000 - fn: 104.0000 - accuracy: 0.9993 - precision: 0.9057 - recall: 0.6800 - auc: 0.9516 - prc: 0.7954 - val_loss: 0.0039 - val_tp: 61.0000 - val_fp: 9.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 25.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8714 - val_recall: 0.7093 - val_auc: 0.9124 - val_prc: 0.7873
Epoch 58/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0036 - tp: 208.0000 - fp: 27.0000 - tn: 181924.0000 - fn: 117.0000 - accuracy: 0.9992 - precision: 0.8851 - recall: 0.6400 - auc: 0.9485 - prc: 0.7746 - val_loss: 0.0039 - val_tp: 61.0000 - val_fp: 9.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 25.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8714 - val_recall: 0.7093 - val_auc: 0.9124 - val_prc: 0.7875
Epoch 59/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0034 - tp: 216.0000 - fp: 30.0000 - tn: 181921.0000 - fn: 109.0000 - accuracy: 0.9992 - precision: 0.8780 - recall: 0.6646 - auc: 0.9531 - prc: 0.7928 - val_loss: 0.0039 - val_tp: 61.0000 - val_fp: 9.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 25.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8714 - val_recall: 0.7093 - val_auc: 0.9125 - val_prc: 0.7883
Epoch 60/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0035 - tp: 211.0000 - fp: 31.0000 - tn: 181920.0000 - fn: 114.0000 - accuracy: 0.9992 - precision: 0.8719 - recall: 0.6492 - auc: 0.9469 - prc: 0.7808 - val_loss: 0.0039 - val_tp: 61.0000 - val_fp: 9.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 25.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8714 - val_recall: 0.7093 - val_auc: 0.9125 - val_prc: 0.7882
Epoch 61/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0036 - tp: 201.0000 - fp: 24.0000 - tn: 181927.0000 - fn: 124.0000 - accuracy: 0.9992 - precision: 0.8933 - recall: 0.6185 - auc: 0.9424 - prc: 0.7720 - val_loss: 0.0039 - val_tp: 61.0000 - val_fp: 9.0000 - val_tn: 45474.0000 - val_fn: 25.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8714 - val_recall: 0.7093 - val_auc: 0.9124 - val_prc: 0.7881
Epoch 62/100
81/90 [==========================>...] - ETA: 0s - loss: 0.0034 - tp: 196.0000 - fp: 21.0000 - tn: 165565.0000 - fn: 106.0000 - accuracy: 0.9992 - precision: 0.9032 - recall: 0.6490 - auc: 0.9413 - prc: 0.7849Restoring model weights from the end of the best epoch: 52.
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.0034 - tp: 211.0000 - fp: 25.0000 - tn: 181926.0000 - fn: 114.0000 - accuracy: 0.9992 - precision: 0.8941 - recall: 0.6492 - auc: 0.9423 - prc: 0.7828 - val_loss: 0.0039 - val_tp: 64.0000 - val_fp: 10.0000 - val_tn: 45473.0000 - val_fn: 22.0000 - val_accuracy: 0.9993 - val_precision: 0.8649 - val_recall: 0.7442 - val_auc: 0.9124 - val_prc: 0.7860
Epoch 62: early stopping

प्रशिक्षण इतिहास की जाँच करें

इस खंड में, आप प्रशिक्षण और सत्यापन सेट पर अपने मॉडल की सटीकता और हानि के प्लॉट तैयार करेंगे। ये ओवरफिटिंग की जांच के लिए उपयोगी हैं, जिसके बारे में आप ओवरफिट और अंडरफिट ट्यूटोरियल में अधिक जान सकते हैं।

इसके अतिरिक्त, आप इन प्लॉटों को आपके द्वारा ऊपर बनाए गए किसी भी मीट्रिक के लिए तैयार कर सकते हैं। एक उदाहरण के रूप में झूठी नकारात्मक शामिल हैं।

def plot_metrics(history):
  metrics = ['loss', 'prc', '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)

पीएनजी

मेट्रिक्स का मूल्यांकन करें

आप वास्तविक बनाम अनुमानित लेबल को सारांशित 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]))

परीक्षण डेटासेट पर अपने मॉडल का मूल्यांकन करें और आपके द्वारा ऊपर बनाए गए मीट्रिक के 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 :  0.0024895435199141502
tp :  59.0
fp :  7.0
tn :  56874.0
fn :  22.0
accuracy :  0.9994909167289734
precision :  0.8939393758773804
recall :  0.7283950448036194
auc :  0.9318439960479736
prc :  0.8204483985900879

Legitimate Transactions Detected (True Negatives):  56874
Legitimate Transactions Incorrectly Detected (False Positives):  7
Fraudulent Transactions Missed (False Negatives):  22
Fraudulent Transactions Detected (True Positives):  59
Total Fraudulent Transactions:  81

पीएनजी

यदि मॉडल ने सब कुछ पूरी तरह से भविष्यवाणी की थी, तो यह एक विकर्ण मैट्रिक्स होगा जहां मुख्य विकर्ण से मान, गलत भविष्यवाणियों का संकेत, शून्य होगा। इस मामले में मैट्रिक्स से पता चलता है कि आपके पास अपेक्षाकृत कुछ झूठे सकारात्मक हैं, जिसका अर्थ है कि अपेक्षाकृत कुछ वैध लेनदेन थे जिन्हें गलत तरीके से फ़्लैग किया गया था। हालांकि, आप झूठी सकारात्मक की संख्या में वृद्धि की लागत के बावजूद भी कम झूठी नकारात्मक चाहते हैं। यह व्यापार बंद बेहतर हो सकता है क्योंकि झूठी नकारात्मक धोखाधड़ी के लेन-देन को आगे बढ़ने की अनुमति देगी, जबकि झूठी सकारात्मकता के कारण ग्राहक को एक ईमेल भेजा जा सकता है ताकि वह अपनी कार्ड गतिविधि को सत्यापित करने के लिए कह सके।

आरओसी प्लॉट करें

अब आरओसी प्लॉट करें। यह प्लॉट उपयोगी है क्योंकि यह दिखाता है, एक नज़र में, केवल आउटपुट थ्रेशोल्ड को ट्यून करके मॉडल प्रदर्शन की सीमा तक पहुँच सकता 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');

पीएनजी

AUPRC प्लॉट करें

अब AUPRC को प्लॉट करें। वर्गीकरण थ्रेशोल्ड के विभिन्न मूल्यों के लिए प्लॉटिंग (रिकॉल, सटीक) बिंदुओं द्वारा प्राप्त प्रक्षेपित सटीक-रिकॉल वक्र के तहत क्षेत्र। इसकी गणना कैसे की जाती है, इस पर निर्भर करते हुए, पीआर एयूसी मॉडल की औसत सटीकता के बराबर हो सकता है।

def plot_prc(name, labels, predictions, **kwargs):
    precision, recall, _ = sklearn.metrics.precision_recall_curve(labels, predictions)

    plt.plot(precision, recall, label=name, linewidth=2, **kwargs)
    plt.xlabel('Recall')
    plt.ylabel('Precision')
    plt.grid(True)
    ax = plt.gca()
    ax.set_aspect('equal')

plot_prc("Train Baseline", train_labels, train_predictions_baseline, color=colors[0])
plot_prc("Test Baseline", test_labels, test_predictions_baseline, color=colors[0], linestyle='--')
plt.legend(loc='lower right');

पीएनजी

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

वर्ग भार

वर्ग भार की गणना करें

लक्ष्य कपटपूर्ण लेन-देन की पहचान करना है, लेकिन आपके पास काम करने के लिए उनमें से बहुत से सकारात्मक नमूने नहीं हैं, इसलिए आप चाहते हैं कि क्लासिफायरियर उपलब्ध कुछ उदाहरणों पर भारी भार डाले। आप एक पैरामीटर के माध्यम से प्रत्येक वर्ग के लिए केरस भार पारित करके ऐसा कर सकते हैं। ये मॉडल को कम प्रतिनिधित्व वाले वर्ग के उदाहरणों पर "अधिक ध्यान देने" का कारण बनेंगे।

# 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

वर्ग भार के साथ एक मॉडल को प्रशिक्षित करें

अब यह देखने के लिए कि यह भविष्यवाणियों को कैसे प्रभावित करता है, वर्ग भार के साथ मॉडल का पुन: प्रशिक्षण और मूल्यांकन करने का प्रयास करें।

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 [==============================] - 3s 15ms/step - loss: 4.1298 - tp: 59.0000 - fp: 11.0000 - tn: 238821.0000 - fn: 347.0000 - accuracy: 0.9985 - precision: 0.8429 - recall: 0.1453 - auc: 0.6238 - prc: 0.1649 - val_loss: 0.0119 - val_tp: 0.0000e+00 - val_fp: 0.0000e+00 - val_tn: 45483.0000 - val_fn: 86.0000 - val_accuracy: 0.9981 - val_precision: 0.0000e+00 - val_recall: 0.0000e+00 - val_auc: 0.7124 - val_prc: 0.0294
Epoch 2/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 1.8711 - tp: 69.0000 - fp: 54.0000 - tn: 181897.0000 - fn: 256.0000 - accuracy: 0.9983 - precision: 0.5610 - recall: 0.2123 - auc: 0.8178 - prc: 0.2117 - val_loss: 0.0060 - val_tp: 56.0000 - val_fp: 10.0000 - val_tn: 45473.0000 - val_fn: 30.0000 - val_accuracy: 0.9991 - val_precision: 0.8485 - val_recall: 0.6512 - val_auc: 0.9427 - val_prc: 0.6870
Epoch 3/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.8666 - tp: 187.0000 - fp: 198.0000 - tn: 181753.0000 - fn: 138.0000 - accuracy: 0.9982 - precision: 0.4857 - recall: 0.5754 - auc: 0.9075 - prc: 0.4912 - val_loss: 0.0077 - val_tp: 65.0000 - val_fp: 19.0000 - val_tn: 45464.0000 - val_fn: 21.0000 - val_accuracy: 0.9991 - val_precision: 0.7738 - val_recall: 0.7558 - val_auc: 0.9564 - val_prc: 0.6924
Epoch 4/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.6876 - tp: 218.0000 - fp: 530.0000 - tn: 181421.0000 - fn: 107.0000 - accuracy: 0.9965 - precision: 0.2914 - recall: 0.6708 - auc: 0.9152 - prc: 0.5102 - val_loss: 0.0109 - val_tp: 68.0000 - val_fp: 39.0000 - val_tn: 45444.0000 - val_fn: 18.0000 - val_accuracy: 0.9987 - val_precision: 0.6355 - val_recall: 0.7907 - val_auc: 0.9661 - val_prc: 0.6926
Epoch 5/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.5229 - tp: 240.0000 - fp: 1102.0000 - tn: 180849.0000 - fn: 85.0000 - accuracy: 0.9935 - precision: 0.1788 - recall: 0.7385 - auc: 0.9395 - prc: 0.5228 - val_loss: 0.0154 - val_tp: 70.0000 - val_fp: 79.0000 - val_tn: 45404.0000 - val_fn: 16.0000 - val_accuracy: 0.9979 - val_precision: 0.4698 - val_recall: 0.8140 - val_auc: 0.9657 - val_prc: 0.7023
Epoch 6/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.4753 - tp: 251.0000 - fp: 1839.0000 - tn: 180112.0000 - fn: 74.0000 - accuracy: 0.9895 - precision: 0.1201 - recall: 0.7723 - auc: 0.9336 - prc: 0.4297 - val_loss: 0.0213 - val_tp: 70.0000 - val_fp: 156.0000 - val_tn: 45327.0000 - val_fn: 16.0000 - val_accuracy: 0.9962 - val_precision: 0.3097 - val_recall: 0.8140 - val_auc: 0.9654 - val_prc: 0.6742
Epoch 7/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.3870 - tp: 270.0000 - fp: 2554.0000 - tn: 179397.0000 - fn: 55.0000 - accuracy: 0.9857 - precision: 0.0956 - recall: 0.8308 - auc: 0.9463 - prc: 0.3800 - val_loss: 0.0269 - val_tp: 70.0000 - val_fp: 264.0000 - val_tn: 45219.0000 - val_fn: 16.0000 - val_accuracy: 0.9939 - val_precision: 0.2096 - val_recall: 0.8140 - val_auc: 0.9651 - val_prc: 0.6116
Epoch 8/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.3942 - tp: 268.0000 - fp: 3219.0000 - tn: 178732.0000 - fn: 57.0000 - accuracy: 0.9820 - precision: 0.0769 - recall: 0.8246 - auc: 0.9434 - prc: 0.3273 - val_loss: 0.0337 - val_tp: 70.0000 - val_fp: 355.0000 - val_tn: 45128.0000 - val_fn: 16.0000 - val_accuracy: 0.9919 - val_precision: 0.1647 - val_recall: 0.8140 - val_auc: 0.9682 - val_prc: 0.5918
Epoch 9/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.3886 - tp: 271.0000 - fp: 3845.0000 - tn: 178106.0000 - fn: 54.0000 - accuracy: 0.9786 - precision: 0.0658 - recall: 0.8338 - auc: 0.9397 - prc: 0.2995 - val_loss: 0.0386 - val_tp: 70.0000 - val_fp: 406.0000 - val_tn: 45077.0000 - val_fn: 16.0000 - val_accuracy: 0.9907 - val_precision: 0.1471 - val_recall: 0.8140 - val_auc: 0.9756 - val_prc: 0.5889
Epoch 10/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.2951 - tp: 281.0000 - fp: 4348.0000 - tn: 177603.0000 - fn: 44.0000 - accuracy: 0.9759 - precision: 0.0607 - recall: 0.8646 - auc: 0.9623 - prc: 0.2826 - val_loss: 0.0441 - val_tp: 72.0000 - val_fp: 464.0000 - val_tn: 45019.0000 - val_fn: 14.0000 - val_accuracy: 0.9895 - val_precision: 0.1343 - val_recall: 0.8372 - val_auc: 0.9748 - val_prc: 0.5895
Epoch 11/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.2703 - tp: 280.0000 - fp: 4697.0000 - tn: 177254.0000 - fn: 45.0000 - accuracy: 0.9740 - precision: 0.0563 - recall: 0.8615 - auc: 0.9660 - prc: 0.2589 - val_loss: 0.0490 - val_tp: 72.0000 - val_fp: 552.0000 - val_tn: 44931.0000 - val_fn: 14.0000 - val_accuracy: 0.9876 - val_precision: 0.1154 - val_recall: 0.8372 - val_auc: 0.9762 - val_prc: 0.5902
Epoch 12/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.3358 - tp: 278.0000 - fp: 5262.0000 - tn: 176689.0000 - fn: 47.0000 - accuracy: 0.9709 - precision: 0.0502 - recall: 0.8554 - auc: 0.9468 - prc: 0.2368 - val_loss: 0.0534 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 597.0000 - val_tn: 44886.0000 - val_fn: 12.0000 - val_accuracy: 0.9866 - val_precision: 0.1103 - val_recall: 0.8605 - val_auc: 0.9752 - val_prc: 0.5848
Epoch 13/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.2833 - tp: 286.0000 - fp: 5502.0000 - tn: 176449.0000 - fn: 39.0000 - accuracy: 0.9696 - precision: 0.0494 - recall: 0.8800 - auc: 0.9582 - prc: 0.2572 - val_loss: 0.0563 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 616.0000 - val_tn: 44867.0000 - val_fn: 12.0000 - val_accuracy: 0.9862 - val_precision: 0.1072 - val_recall: 0.8605 - val_auc: 0.9748 - val_prc: 0.5678
Epoch 14/100
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.2969 - tp: 280.0000 - fp: 5630.0000 - tn: 176321.0000 - fn: 45.0000 - accuracy: 0.9689 - precision: 0.0474 - recall: 0.8615 - auc: 0.9594 - prc: 0.2374 - val_loss: 0.0597 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 644.0000 - val_tn: 44839.0000 - val_fn: 12.0000 - val_accuracy: 0.9856 - val_precision: 0.1031 - val_recall: 0.8605 - val_auc: 0.9741 - val_prc: 0.5627
Epoch 15/100
90/90 [==============================] - ETA: 0s - loss: 0.3183 - tp: 280.0000 - fp: 5954.0000 - tn: 175997.0000 - fn: 45.0000 - accuracy: 0.9671 - precision: 0.0449 - recall: 0.8615 - auc: 0.9496 - prc: 0.2224Restoring model weights from the end of the best epoch: 5.
90/90 [==============================] - 1s 7ms/step - loss: 0.3183 - tp: 280.0000 - fp: 5954.0000 - tn: 175997.0000 - fn: 45.0000 - accuracy: 0.9671 - precision: 0.0449 - recall: 0.8615 - auc: 0.9496 - prc: 0.2224 - val_loss: 0.0621 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 665.0000 - val_tn: 44818.0000 - val_fn: 12.0000 - val_accuracy: 0.9851 - val_precision: 0.1001 - val_recall: 0.8605 - val_auc: 0.9771 - val_prc: 0.5550
Epoch 15: early stopping

प्रशिक्षण इतिहास की जाँच करें

plot_metrics(weighted_history)

पीएनजी

मेट्रिक्स 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 :  0.014327289536595345
tp :  69.0
fp :  88.0
tn :  56793.0
fn :  12.0
accuracy :  0.9982444643974304
precision :  0.4394904375076294
recall :  0.8518518805503845
auc :  0.9410961866378784
prc :  0.7397712469100952

Legitimate Transactions Detected (True Negatives):  56793
Legitimate Transactions Incorrectly Detected (False Positives):  88
Fraudulent Transactions Missed (False Negatives):  12
Fraudulent Transactions Detected (True Positives):  69
Total Fraudulent Transactions:  81

पीएनजी

यहां आप देख सकते हैं कि वर्ग भार के साथ सटीकता और सटीकता कम होती है क्योंकि अधिक झूठी सकारात्मक होती हैं, लेकिन इसके विपरीत रिकॉल और एयूसी अधिक होते हैं क्योंकि मॉडल में अधिक वास्तविक सकारात्मकता भी पाई जाती है। कम सटीकता होने के बावजूद, इस मॉडल में उच्च रिकॉल है (और अधिक धोखाधड़ी वाले लेनदेन की पहचान करता है)। बेशक, दोनों प्रकार की त्रुटि के लिए एक लागत है (आप बहुत से वैध लेनदेन को धोखाधड़ी के रूप में चिह्नित करके उपयोगकर्ताओं को बग नहीं करना चाहेंगे)। अपने आवेदन के लिए इन विभिन्न प्रकार की त्रुटियों के बीच ट्रेड-ऑफ़ पर ध्यान से विचार करें।

आरओसी 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');

पीएनजी

AUPRC प्लॉट करें

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

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


plt.legend(loc='lower right');

पीएनजी

oversampling

अल्पसंख्यक वर्ग का निरीक्षण करें

एक संबंधित दृष्टिकोण अल्पसंख्यक वर्ग को ओवरसैंपलिंग करके डेटासेट को फिर से नमूना देना 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 मैन्युअल रूप से डेटासेट को 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

(181951, 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

(363902, 29)

tf.data का उपयोग करना

यदि आप tf.data का उपयोग कर रहे हैं तो संतुलित उदाहरण तैयार करने का सबसे आसान तरीका positive और negative डेटासेट से 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 डेटासेट (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:
 [ 0.56826828  1.24841849 -2.52251105  3.84165891  0.05052604 -0.7621795
 -1.43118352  0.43296139 -1.85102109 -2.50477555  3.20133397 -3.52460861
 -0.95133935 -5.         -1.93144512 -0.7302767  -2.46735228  0.21827555
 -1.45046438  0.21081234  0.39176826 -0.23558789 -0.03611637 -0.62063738
  0.3686766   0.23622961  1.2242418   0.75555829 -1.45589162]

Label:  1

tf.data.Dataset.sample_from_datasets का उपयोग करके दोनों को एक साथ मिलाएं:

resampled_ds = tf.data.Dataset.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())

0.50732421875

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

इस मामले में "युग" की परिभाषा कम स्पष्ट है। मान लें कि यह 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

oversampled डेटा पर ट्रेन

अब यह देखने के लिए कि इन विधियों की तुलना कैसे की जाती है, वर्ग भार का उपयोग करने के बजाय मॉडल को पुन: नमूनाकृत डेटा सेट के साथ 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 [==============================] - 10s 32ms/step - loss: 0.5508 - tp: 214194.0000 - fp: 51114.0000 - tn: 290615.0000 - fn: 70383.0000 - accuracy: 0.8060 - precision: 0.8073 - recall: 0.7527 - auc: 0.8600 - prc: 0.8879 - val_loss: 0.2279 - val_tp: 73.0000 - val_fp: 969.0000 - val_tn: 44514.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9785 - val_precision: 0.0701 - val_recall: 0.8488 - val_auc: 0.9551 - val_prc: 0.7044
Epoch 2/100
278/278 [==============================] - 8s 28ms/step - loss: 0.2235 - tp: 253877.0000 - fp: 15743.0000 - tn: 268530.0000 - fn: 31194.0000 - accuracy: 0.9176 - precision: 0.9416 - recall: 0.8906 - auc: 0.9658 - prc: 0.9746 - val_loss: 0.1367 - val_tp: 73.0000 - val_fp: 777.0000 - val_tn: 44706.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9827 - val_precision: 0.0859 - val_recall: 0.8488 - val_auc: 0.9596 - val_prc: 0.7072
Epoch 3/100
278/278 [==============================] - 8s 28ms/step - loss: 0.1785 - tp: 258572.0000 - fp: 9840.0000 - tn: 274878.0000 - fn: 26054.0000 - accuracy: 0.9370 - precision: 0.9633 - recall: 0.9085 - auc: 0.9773 - prc: 0.9827 - val_loss: 0.1023 - val_tp: 72.0000 - val_fp: 699.0000 - val_tn: 44784.0000 - val_fn: 14.0000 - val_accuracy: 0.9844 - val_precision: 0.0934 - val_recall: 0.8372 - val_auc: 0.9632 - val_prc: 0.7032
Epoch 4/100
278/278 [==============================] - 8s 29ms/step - loss: 0.1571 - tp: 260447.0000 - fp: 8085.0000 - tn: 276389.0000 - fn: 24423.0000 - accuracy: 0.9429 - precision: 0.9699 - recall: 0.9143 - auc: 0.9826 - prc: 0.9863 - val_loss: 0.0869 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 701.0000 - val_tn: 44782.0000 - val_fn: 12.0000 - val_accuracy: 0.9844 - val_precision: 0.0955 - val_recall: 0.8605 - val_auc: 0.9633 - val_prc: 0.6972
Epoch 5/100
278/278 [==============================] - 8s 30ms/step - loss: 0.1440 - tp: 261457.0000 - fp: 7449.0000 - tn: 277093.0000 - fn: 23345.0000 - accuracy: 0.9459 - precision: 0.9723 - recall: 0.9180 - auc: 0.9855 - prc: 0.9883 - val_loss: 0.0774 - val_tp: 73.0000 - val_fp: 679.0000 - val_tn: 44804.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9848 - val_precision: 0.0971 - val_recall: 0.8488 - val_auc: 0.9645 - val_prc: 0.6971
Epoch 6/100
278/278 [==============================] - 8s 28ms/step - loss: 0.1349 - tp: 262460.0000 - fp: 6942.0000 - tn: 277723.0000 - fn: 22219.0000 - accuracy: 0.9488 - precision: 0.9742 - recall: 0.9220 - auc: 0.9876 - prc: 0.9896 - val_loss: 0.0718 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 624.0000 - val_tn: 44859.0000 - val_fn: 12.0000 - val_accuracy: 0.9860 - val_precision: 0.1060 - val_recall: 0.8605 - val_auc: 0.9645 - val_prc: 0.6891
Epoch 7/100
278/278 [==============================] - 8s 28ms/step - loss: 0.1264 - tp: 263166.0000 - fp: 6780.0000 - tn: 278253.0000 - fn: 21145.0000 - accuracy: 0.9510 - precision: 0.9749 - recall: 0.9256 - auc: 0.9895 - prc: 0.9909 - val_loss: 0.0672 - val_tp: 75.0000 - val_fp: 602.0000 - val_tn: 44881.0000 - val_fn: 11.0000 - val_accuracy: 0.9865 - val_precision: 0.1108 - val_recall: 0.8721 - val_auc: 0.9670 - val_prc: 0.6822
Epoch 8/100
278/278 [==============================] - 8s 30ms/step - loss: 0.1190 - tp: 264216.0000 - fp: 6569.0000 - tn: 278270.0000 - fn: 20289.0000 - accuracy: 0.9528 - precision: 0.9757 - recall: 0.9287 - auc: 0.9910 - prc: 0.9920 - val_loss: 0.0628 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 570.0000 - val_tn: 44913.0000 - val_fn: 12.0000 - val_accuracy: 0.9872 - val_precision: 0.1149 - val_recall: 0.8605 - val_auc: 0.9671 - val_prc: 0.6830
Epoch 9/100
278/278 [==============================] - 9s 31ms/step - loss: 0.1125 - tp: 264562.0000 - fp: 6339.0000 - tn: 279137.0000 - fn: 19306.0000 - accuracy: 0.9550 - precision: 0.9766 - recall: 0.9320 - auc: 0.9924 - prc: 0.9930 - val_loss: 0.0576 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 544.0000 - val_tn: 44939.0000 - val_fn: 12.0000 - val_accuracy: 0.9878 - val_precision: 0.1197 - val_recall: 0.8605 - val_auc: 0.9672 - val_prc: 0.6828
Epoch 10/100
278/278 [==============================] - 8s 30ms/step - loss: 0.1064 - tp: 266549.0000 - fp: 6112.0000 - tn: 278323.0000 - fn: 18360.0000 - accuracy: 0.9570 - precision: 0.9776 - recall: 0.9356 - auc: 0.9934 - prc: 0.9937 - val_loss: 0.0544 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 541.0000 - val_tn: 44942.0000 - val_fn: 12.0000 - val_accuracy: 0.9879 - val_precision: 0.1203 - val_recall: 0.8605 - val_auc: 0.9638 - val_prc: 0.6827
Epoch 11/100
278/278 [==============================] - 8s 30ms/step - loss: 0.1005 - tp: 267048.0000 - fp: 6123.0000 - tn: 278896.0000 - fn: 17277.0000 - accuracy: 0.9589 - precision: 0.9776 - recall: 0.9392 - auc: 0.9943 - prc: 0.9944 - val_loss: 0.0493 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 500.0000 - val_tn: 44983.0000 - val_fn: 12.0000 - val_accuracy: 0.9888 - val_precision: 0.1289 - val_recall: 0.8605 - val_auc: 0.9578 - val_prc: 0.6761
Epoch 12/100
277/278 [============================>.] - ETA: 0s - loss: 0.0950 - tp: 266855.0000 - fp: 6079.0000 - tn: 277677.0000 - fn: 16685.0000 - accuracy: 0.9599 - precision: 0.9777 - recall: 0.9412 - auc: 0.9950 - prc: 0.9949Restoring model weights from the end of the best epoch: 2.
278/278 [==============================] - 8s 29ms/step - loss: 0.0950 - tp: 267815.0000 - fp: 6094.0000 - tn: 278693.0000 - fn: 16742.0000 - accuracy: 0.9599 - precision: 0.9778 - recall: 0.9412 - auc: 0.9950 - prc: 0.9949 - val_loss: 0.0451 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 468.0000 - val_tn: 45015.0000 - val_fn: 12.0000 - val_accuracy: 0.9895 - val_precision: 0.1365 - val_recall: 0.8605 - val_auc: 0.9581 - val_prc: 0.6683
Epoch 12: early stopping

यदि प्रशिक्षण प्रक्रिया प्रत्येक ग्रेडिएंट अपडेट पर पूरे डेटासेट पर विचार कर रही है, तो यह ओवरसैंपलिंग मूल रूप से क्लास वेटिंग के समान होगा।

लेकिन जब मॉडल बैच-वार प्रशिक्षण दिया जाता है, जैसा कि आपने यहां किया था, तो ओवरसैंपल्ड डेटा एक आसान ग्रेडिएंट सिग्नल प्रदान करता है: प्रत्येक सकारात्मक उदाहरण को एक बड़े वजन के साथ एक बैच में दिखाए जाने के बजाय, उन्हें हर बार कई अलग-अलग बैचों में दिखाया जाता है। छोटा वजन।

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

प्रशिक्षण इतिहास की जाँच करें

ध्यान दें कि यहां मेट्रिक्स का वितरण अलग होगा, क्योंकि प्रशिक्षण डेटा का सत्यापन और परीक्षण डेटा से बिल्कुल अलग वितरण होता है।

plot_metrics(resampled_history)

पीएनजी

फिर से ट्रेन

क्योंकि संतुलित डेटा पर प्रशिक्षण आसान है, उपरोक्त प्रशिक्षण प्रक्रिया जल्दी से अधिक हो सकती है।

इसलिए tf.keras.callbacks.EarlyStopping देने के लिए युगों को तोड़ें। प्रशिक्षण को कब रोकना है, इस पर पहले 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 [==============================] - 3s 73ms/step - loss: 2.0114 - tp: 3382.0000 - fp: 5181.0000 - tn: 60589.0000 - fn: 17377.0000 - accuracy: 0.7393 - precision: 0.3950 - recall: 0.1629 - auc: 0.6308 - prc: 0.3325 - val_loss: 0.4343 - val_tp: 7.0000 - val_fp: 5042.0000 - val_tn: 40441.0000 - val_fn: 79.0000 - val_accuracy: 0.8876 - val_precision: 0.0014 - val_recall: 0.0814 - val_auc: 0.2282 - val_prc: 0.0012
Epoch 2/1000
20/20 [==============================] - 1s 33ms/step - loss: 1.2163 - tp: 7466.0000 - fp: 5137.0000 - tn: 15257.0000 - fn: 13100.0000 - accuracy: 0.5548 - precision: 0.5924 - recall: 0.3630 - auc: 0.4763 - prc: 0.5716 - val_loss: 0.4539 - val_tp: 36.0000 - val_fp: 5893.0000 - val_tn: 39590.0000 - val_fn: 50.0000 - val_accuracy: 0.8696 - val_precision: 0.0061 - val_recall: 0.4186 - val_auc: 0.6494 - val_prc: 0.0054
Epoch 3/1000
20/20 [==============================] - 1s 33ms/step - loss: 0.7406 - tp: 12289.0000 - fp: 5509.0000 - tn: 14872.0000 - fn: 8290.0000 - accuracy: 0.6631 - precision: 0.6905 - recall: 0.5972 - auc: 0.6803 - prc: 0.7580 - val_loss: 0.4611 - val_tp: 75.0000 - val_fp: 6273.0000 - val_tn: 39210.0000 - val_fn: 11.0000 - val_accuracy: 0.8621 - val_precision: 0.0118 - val_recall: 0.8721 - val_auc: 0.9293 - val_prc: 0.4539
Epoch 4/1000
20/20 [==============================] - 1s 33ms/step - loss: 0.5071 - tp: 15891.0000 - fp: 5370.0000 - tn: 15013.0000 - fn: 4686.0000 - accuracy: 0.7545 - precision: 0.7474 - recall: 0.7723 - auc: 0.8298 - prc: 0.8757 - val_loss: 0.4451 - val_tp: 78.0000 - val_fp: 5505.0000 - val_tn: 39978.0000 - val_fn: 8.0000 - val_accuracy: 0.8790 - val_precision: 0.0140 - val_recall: 0.9070 - val_auc: 0.9443 - val_prc: 0.6777
Epoch 5/1000
20/20 [==============================] - 1s 34ms/step - loss: 0.4284 - tp: 17046.0000 - fp: 5072.0000 - tn: 15496.0000 - fn: 3346.0000 - accuracy: 0.7945 - precision: 0.7707 - recall: 0.8359 - auc: 0.8827 - prc: 0.9151 - val_loss: 0.4140 - val_tp: 77.0000 - val_fp: 4338.0000 - val_tn: 41145.0000 - val_fn: 9.0000 - val_accuracy: 0.9046 - val_precision: 0.0174 - val_recall: 0.8953 - val_auc: 0.9463 - val_prc: 0.6903
Epoch 6/1000
20/20 [==============================] - 1s 33ms/step - loss: 0.3836 - tp: 17606.0000 - fp: 4362.0000 - tn: 16113.0000 - fn: 2879.0000 - accuracy: 0.8232 - precision: 0.8014 - recall: 0.8595 - auc: 0.9080 - prc: 0.9336 - val_loss: 0.3824 - val_tp: 77.0000 - val_fp: 3314.0000 - val_tn: 42169.0000 - val_fn: 9.0000 - val_accuracy: 0.9271 - val_precision: 0.0227 - val_recall: 0.8953 - val_auc: 0.9475 - val_prc: 0.6752
Epoch 7/1000
20/20 [==============================] - 1s 34ms/step - loss: 0.3574 - tp: 17856.0000 - fp: 3894.0000 - tn: 16553.0000 - fn: 2657.0000 - accuracy: 0.8401 - precision: 0.8210 - recall: 0.8705 - auc: 0.9208 - prc: 0.9432 - val_loss: 0.3538 - val_tp: 76.0000 - val_fp: 2592.0000 - val_tn: 42891.0000 - val_fn: 10.0000 - val_accuracy: 0.9429 - val_precision: 0.0285 - val_recall: 0.8837 - val_auc: 0.9486 - val_prc: 0.6819
Epoch 8/1000
20/20 [==============================] - 1s 34ms/step - loss: 0.3377 - tp: 17766.0000 - fp: 3483.0000 - tn: 17067.0000 - fn: 2644.0000 - accuracy: 0.8504 - precision: 0.8361 - recall: 0.8705 - auc: 0.9280 - prc: 0.9481 - val_loss: 0.3271 - val_tp: 76.0000 - val_fp: 2047.0000 - val_tn: 43436.0000 - val_fn: 10.0000 - val_accuracy: 0.9549 - val_precision: 0.0358 - val_recall: 0.8837 - val_auc: 0.9497 - val_prc: 0.6910
Epoch 9/1000
20/20 [==============================] - 1s 34ms/step - loss: 0.3188 - tp: 17749.0000 - fp: 2855.0000 - tn: 17547.0000 - fn: 2809.0000 - accuracy: 0.8617 - precision: 0.8614 - recall: 0.8634 - auc: 0.9360 - prc: 0.9539 - val_loss: 0.3051 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 1657.0000 - val_tn: 43826.0000 - val_fn: 12.0000 - val_accuracy: 0.9634 - val_precision: 0.0427 - val_recall: 0.8605 - val_auc: 0.9514 - val_prc: 0.7022
Epoch 10/1000
20/20 [==============================] - 1s 33ms/step - loss: 0.3046 - tp: 17772.0000 - fp: 2599.0000 - tn: 17841.0000 - fn: 2748.0000 - accuracy: 0.8695 - precision: 0.8724 - recall: 0.8661 - auc: 0.9402 - prc: 0.9570 - val_loss: 0.2860 - val_tp: 74.0000 - val_fp: 1398.0000 - val_tn: 44085.0000 - val_fn: 12.0000 - val_accuracy: 0.9691 - val_precision: 0.0503 - val_recall: 0.8605 - val_auc: 0.9527 - val_prc: 0.6997
Epoch 11/1000
20/20 [==============================] - 1s 34ms/step - loss: 0.2937 - tp: 17673.0000 - fp: 2352.0000 - tn: 18273.0000 - fn: 2662.0000 - accuracy: 0.8776 - precision: 0.8825 - recall: 0.8691 - auc: 0.9447 - prc: 0.9595 - val_loss: 0.2687 - val_tp: 73.0000 - val_fp: 1235.0000 - val_tn: 44248.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9726 - val_precision: 0.0558 - val_recall: 0.8488 - val_auc: 0.9534 - val_prc: 0.7066
Epoch 12/1000
20/20 [==============================] - 1s 34ms/step - loss: 0.2813 - tp: 17721.0000 - fp: 2109.0000 - tn: 18523.0000 - fn: 2607.0000 - accuracy: 0.8849 - precision: 0.8936 - recall: 0.8718 - auc: 0.9485 - prc: 0.9621 - val_loss: 0.2524 - val_tp: 73.0000 - val_fp: 1098.0000 - val_tn: 44385.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9756 - val_precision: 0.0623 - val_recall: 0.8488 - val_auc: 0.9539 - val_prc: 0.7094
Epoch 13/1000
20/20 [==============================] - 1s 36ms/step - loss: 0.2706 - tp: 18031.0000 - fp: 1869.0000 - tn: 18502.0000 - fn: 2558.0000 - accuracy: 0.8919 - precision: 0.9061 - recall: 0.8758 - auc: 0.9520 - prc: 0.9652 - val_loss: 0.2395 - val_tp: 73.0000 - val_fp: 1037.0000 - val_tn: 44446.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9770 - val_precision: 0.0658 - val_recall: 0.8488 - val_auc: 0.9549 - val_prc: 0.7119
Epoch 14/1000
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Epoch 15/1000
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Epoch 18/1000
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Epoch 19/1000
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Epoch 20/1000
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Epoch 21/1000
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Epoch 22/1000
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Epoch 23/1000
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Epoch 24/1000
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Epoch 25/1000
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Epoch 26/1000
20/20 [==============================] - 1s 34ms/step - loss: 0.1997 - tp: 18293.0000 - fp: 918.0000 - tn: 19749.0000 - fn: 2000.0000 - accuracy: 0.9288 - precision: 0.9522 - recall: 0.9014 - auc: 0.9722 - prc: 0.9788 - val_loss: 0.1433 - val_tp: 73.0000 - val_fp: 788.0000 - val_tn: 44695.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9824 - val_precision: 0.0848 - val_recall: 0.8488 - val_auc: 0.9590 - val_prc: 0.7059
Epoch 27/1000
20/20 [==============================] - 1s 34ms/step - loss: 0.1987 - tp: 18562.0000 - fp: 848.0000 - tn: 19530.0000 - fn: 2020.0000 - accuracy: 0.9300 - precision: 0.9563 - recall: 0.9019 - auc: 0.9720 - prc: 0.9791 - val_loss: 0.1394 - val_tp: 73.0000 - val_fp: 784.0000 - val_tn: 44699.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9825 - val_precision: 0.0852 - val_recall: 0.8488 - val_auc: 0.9595 - val_prc: 0.7062
Epoch 28/1000
20/20 [==============================] - 1s 34ms/step - loss: 0.1944 - tp: 18320.0000 - fp: 828.0000 - tn: 19823.0000 - fn: 1989.0000 - accuracy: 0.9312 - precision: 0.9568 - recall: 0.9021 - auc: 0.9734 - prc: 0.9798 - val_loss: 0.1351 - val_tp: 73.0000 - val_fp: 766.0000 - val_tn: 44717.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9829 - val_precision: 0.0870 - val_recall: 0.8488 - val_auc: 0.9598 - val_prc: 0.7079
Epoch 29/1000
20/20 [==============================] - 1s 35ms/step - loss: 0.1933 - tp: 18455.0000 - fp: 827.0000 - tn: 19704.0000 - fn: 1974.0000 - accuracy: 0.9316 - precision: 0.9571 - recall: 0.9034 - auc: 0.9732 - prc: 0.9797 - val_loss: 0.1313 - val_tp: 73.0000 - val_fp: 766.0000 - val_tn: 44717.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9829 - val_precision: 0.0870 - val_recall: 0.8488 - val_auc: 0.9599 - val_prc: 0.7094
Epoch 30/1000
20/20 [==============================] - 1s 35ms/step - loss: 0.1910 - tp: 18417.0000 - fp: 768.0000 - tn: 19858.0000 - fn: 1917.0000 - accuracy: 0.9344 - precision: 0.9600 - recall: 0.9057 - auc: 0.9740 - prc: 0.9802 - val_loss: 0.1282 - val_tp: 73.0000 - val_fp: 759.0000 - val_tn: 44724.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9831 - val_precision: 0.0877 - val_recall: 0.8488 - val_auc: 0.9602 - val_prc: 0.7094
Epoch 31/1000
20/20 [==============================] - ETA: 0s - loss: 0.1866 - tp: 18494.0000 - fp: 756.0000 - tn: 19815.0000 - fn: 1895.0000 - accuracy: 0.9353 - precision: 0.9607 - recall: 0.9071 - auc: 0.9753 - prc: 0.9811Restoring model weights from the end of the best epoch: 21.
20/20 [==============================] - 1s 34ms/step - loss: 0.1866 - tp: 18494.0000 - fp: 756.0000 - tn: 19815.0000 - fn: 1895.0000 - accuracy: 0.9353 - precision: 0.9607 - recall: 0.9071 - auc: 0.9753 - prc: 0.9811 - val_loss: 0.1246 - val_tp: 73.0000 - val_fp: 742.0000 - val_tn: 44741.0000 - val_fn: 13.0000 - val_accuracy: 0.9834 - val_precision: 0.0896 - val_recall: 0.8488 - val_auc: 0.9597 - val_prc: 0.7095
Epoch 31: early stopping

प्रशिक्षण इतिहास दोबारा जांचें

plot_metrics(resampled_history)

पीएनजी

मेट्रिक्स 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 :  0.16882120072841644
tp :  71.0
fp :  1032.0
tn :  55849.0
fn :  10.0
accuracy :  0.9817070960998535
precision :  0.06436990201473236
recall :  0.8765432238578796
auc :  0.9518552422523499
prc :  0.7423797845840454

Legitimate Transactions Detected (True Negatives):  55849
Legitimate Transactions Incorrectly Detected (False Positives):  1032
Fraudulent Transactions Missed (False Negatives):  10
Fraudulent Transactions Detected (True Positives):  71
Total Fraudulent Transactions:  81

पीएनजी

आरओसी 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');

पीएनजी

AUPRC प्लॉट करें

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

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

plot_prc("Train Resampled", train_labels, train_predictions_resampled, color=colors[2])
plot_prc("Test Resampled", test_labels, test_predictions_resampled, color=colors[2], linestyle='--')
plt.legend(loc='lower right');

पीएनजी

इस ट्यूटोरियल को अपनी समस्या पर लागू करना

असंतुलित डेटा वर्गीकरण एक स्वाभाविक रूप से कठिन कार्य है क्योंकि सीखने के लिए बहुत कम नमूने हैं। आपको हमेशा पहले डेटा के साथ शुरुआत करनी चाहिए और यथासंभव अधिक से अधिक नमूने एकत्र करने के लिए अपना सर्वश्रेष्ठ प्रयास करना चाहिए और इस बात पर पर्याप्त विचार करना चाहिए कि कौन सी विशेषताएं प्रासंगिक हो सकती हैं ताकि मॉडल आपके अल्पसंख्यक वर्ग का अधिकतम लाभ उठा सके। किसी बिंदु पर आपका मॉडल आपके इच्छित परिणामों को सुधारने और प्राप्त करने के लिए संघर्ष कर सकता है, इसलिए आपकी समस्या के संदर्भ और विभिन्न प्रकार की त्रुटियों के बीच व्यापार बंद को ध्यान में रखना महत्वपूर्ण है।