Monitorando Previsões de Machine Learning para Plataformas Digitais
Um jeito de garantir previsões de demanda precisas em plataformas de serviço dinâmicas.
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Índice
Plataformas digitais que oferecem serviços sob demanda, como entrega de comida ou transporte, estão crescendo rapidamente. Pra ter sucesso, elas precisam prever demanda e oferta com precisão, o que é crucial pra planejamento e precificação. Mas, essas plataformas muitas vezes enfrentam padrões de demanda imprevisíveis, o que torna a Previsão precisa um desafio. Esse artigo apresenta um método pra monitorar previsões de machine learning pra fazer ajustes rápidos quando o desempenho cai, garantindo previsões precisas em um ambiente que tá sempre mudando.
A Necessidade de Previsões Precisas
Na economia de hoje, que é bem rápida, as empresas precisam responder rapidamente às necessidades dos clientes. Pra plataformas que oferecem serviços imediatos, como entrega, os usuários esperam respostas rápidas sem atrasos. Se a demanda for mal julgada, pode resultar em clientes insatisfeitos e notas de serviço baixas. Essa situação torna a previsão precisa vital pras empresas que operam em ambientes de alta demanda, já que elas precisam garantir que motoristas ou prestadores de serviço estejam disponíveis onde são necessários.
Desafios na Previsão
Existem desafios significativos quando se trata de prever pra plataformas digitais:
Geração Contínua de Dados: As plataformas geram dados o tempo todo, muitas vezes em grandes volumes. Por exemplo, algumas plataformas têm atualizações de dados a cada 15 minutos. Isso significa que as previsões precisam ser constantemente atualizadas pra refletir as informações mais recentes.
Necessidade de Velocidade: Como os usuários querem respostas rápidas, as plataformas precisam agir rápido. Um atraso pode afetar a satisfação do cliente e o desempenho dos negócios.
Mudanças nas Condições de Mercado: A demanda pode mudar frequentemente devido a vários fatores como concorrência, eventos ou mudanças nas preferências dos consumidores. Os algoritmos de previsão precisam se adaptar rapidamente sem exigir muitos recursos toda vez que novos dados chegam.
Por Que Machine Learning?
Os algoritmos de machine learning (ML) têm potencial pra prever demanda porque podem processar grandes quantidades de dados e aprender com padrões passados. Esses algoritmos podem operar com pouca intervenção do usuário e se ajustar automaticamente a novos dados.
Mas, também tem desvantagens. Treinar modelos de ML leva tempo e recursos. Quando novos dados chegam, re-treinar os modelos com frequência costuma ser caro demais. Portanto, encontrar os momentos certos pra re-treinar esses modelos é a chave pra manter a precisão.
A Solução Proposta
Pra garantir que as previsões permaneçam precisas sem sobrecarregar os recursos computacionais, sugerimos um processo de Monitoramento simples. A ideia principal é verificar quando o desempenho de um algoritmo de ML começa a cair. Usando um teste estatístico, avaliamos se as previsões mais recentes diferem significativamente de um lote de referência estável de previsões passadas. Se elas diferirem, isso indica que o modelo pode precisar ser re-treinado.
Esse processo de monitoramento pode ser aplicado a diferentes algoritmos de ML, permitindo que os usuários escolham seu método preferido enquanto garantem previsões precisas.
Dados e Metodologia
A abordagem é validada usando um conjunto de dados único de uma plataforma de logística que opera em Londres. Os dados incluem informações de demanda registradas em intervalos de 15 minutos de janeiro de 2019 a março de 2021. A análise foca em 32 distritos de Londres, fornecendo uma visão representativa do ambiente operacional.
O procedimento de monitoramento funciona checando se os erros de previsão dos dados recentes são significativamente diferentes dos erros passados registrados em um lote de referência estável. Se os erros sugerem uma mudança no desempenho da previsão, o algoritmo é re-treinado usando os dados mais recentes.
Benefícios do Procedimento de Monitoramento
Os resultados da aplicação desse procedimento de monitoramento revelam vários benefícios principais:
Melhora na Precisão: A abordagem de monitoramento leva a previsões mais precisas em comparação com métodos tradicionais que dependem de re-treinamento periódico em intervalos fixos.
Eficiência de Custos: Re-treinando apenas quando necessário, a carga computacional é significativamente reduzida, tornando viável a implementação em ambientes em tempo real.
Flexibilidade: O procedimento de monitoramento pode ser adaptado a vários métodos de ML, dando liberdade aos profissionais de escolher o melhor algoritmo para suas necessidades sem sacrificar o desempenho.
Resultados e Insights
Ao comparar a precisão das previsões de diferentes métodos, a abordagem de monitoramento mostrou resultados superiores em todos os algoritmos de ML testados. Por exemplo, o algoritmo de florestas aleatórias, quando combinado com o método de monitoramento, consistentemente superou as alternativas.
A análise também indicou que o momento de re-treinar os modelos era crucial. Os testes de monitoramento frequentemente detectaram mudanças no desempenho da previsão, que orientaram quando o re-treinamento era necessário. O processo de monitoramento e ajuste das previsões leva a um desempenho geral melhor, particularmente durante períodos de alta variação na demanda.
Conclusão
A capacidade de prever a demanda com precisão é cada vez mais vital na economia rápida de hoje. As plataformas digitais precisam se adaptar rapidamente às mudanças no comportamento do consumidor e nas condições do mercado. Este artigo apresenta um procedimento de monitoramento robusto pra previsões de machine learning que permite às empresas manter precisão enquanto economizam recursos computacionais.
Ao focar em quando re-treinar os modelos com base em mudanças de desempenho, as plataformas podem garantir que respondam efetivamente às demandas em tempo real. Essa abordagem de monitoramento não só apoia a indústria de logística e entrega, mas também tem potenciais aplicações em várias áreas, incluindo e-commerce, finanças e gestão de energia.
À medida que a necessidade de previsões rápidas e precisas cresce, esse método fornece uma base sólida pras empresas que buscam melhorar a entrega de serviços e a satisfação do cliente em um ambiente altamente competitivo.
Título: Monitoring Machine Learning Forecasts for Platform Data Streams
Resumo: Data stream forecasts are essential inputs for decision making at digital platforms. Machine learning algorithms are appealing candidates to produce such forecasts. Yet, digital platforms require a large-scale forecast framework that can flexibly respond to sudden performance drops. Re-training ML algorithms at the same speed as new data batches enter is usually computationally too costly. On the other hand, infrequent re-training requires specifying the re-training frequency and typically comes with a severe cost of forecast deterioration. To ensure accurate and stable forecasts, we propose a simple data-driven monitoring procedure to answer the question when the ML algorithm should be re-trained. Instead of investigating instability of the data streams, we test if the incoming streaming forecast loss batch differs from a well-defined reference batch. Using a novel dataset constituting 15-min frequency data streams from an on-demand logistics platform operating in London, we apply the monitoring procedure to popular ML algorithms including random forest, XGBoost and lasso. We show that monitor-based re-training produces accurate forecasts compared to viable benchmarks while preserving computational feasibility. Moreover, the choice of monitoring procedure is more important than the choice of ML algorithm, thereby permitting practitioners to combine the proposed monitoring procedure with one's favorite forecasting algorithm.
Autores: Jeroen Rombouts, Ines Wilms
Última atualização: 2024-01-17 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2401.09144
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2401.09144
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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