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Apresentando o KGLiDS: Uma Nova Abordagem para Cientistas de Dados

A KGLiDS organiza fluxos de trabalho de ciência de dados pra melhorar a eficiência e a colaboração.

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Índice

Nos últimos anos, a ciência de dados ganhou bastante atenção tanto no meio acadêmico quanto nas empresas. As empresas estão investindo pesado em ferramentas pra analisar grandes volumes de dados. Isso levou à criação de várias ferramentas e recursos de ciência de dados, como conjuntos de dados e scripts. Porém, não tem rolado muito esforço pra aproveitar ao máximo o conhecimento e as experiências acumuladas com esses recursos. Por causa disso, os cientistas de dados acabam passando muito tempo procurando informações ou testando diferentes métodos pra ver o que funciona melhor.

Pra resolver esses problemas, a gente propõe um novo sistema chamado KGLiDS. Esse sistema usa aprendizado de máquina pra juntar as informações importantes dos fluxos de trabalho de ciência de dados e organiza tudo em um gráfico de conhecimento. Esse gráfico permite que os cientistas de dados encontrem o que precisam de forma mais eficiente e compartilhem suas descobertas com os outros.

O Problema com os Sistemas Atuais

A ciência de dados envolve coletar, limpar e analisar tanto dados estruturados quanto não estruturados pra gerar insights ou criar modelos que façam previsões. A maior parte desse trabalho depende de conjuntos de dados e dos fluxos de trabalho construídos em torno deles.

Recentemente, muitas empresas mostraram interesse nessa área, levando ao crescimento de plataformas de ciência de dados que ajudam a analisar conjuntos de dados enormes. Plataformas como Kaggle e OpenML surgiram com uma tonelada de conjuntos de dados abertos e recursos de pipeline. Apesar de toda essa informação, os sistemas existentes não oferecem um método abrangente pra conectar várias ferramentas e conjuntos de dados de ciência de dados.

Os cientistas de dados normalmente trabalham com conjuntos de dados relevantes pra suas tarefas. Eles buscam trabalhos anteriores que possam ter usado conjuntos de dados semelhantes, mas a maioria dos sistemas existentes só permite que eles busquem conjuntos de dados individualmente. Eles não conseguem ver como os conjuntos de dados e os pipelines interagem, o que atrasa seu trabalho e dificulta o aprendizado com experiências passadas.

O que o KGLiDS Oferece

O KGLiDS se destaca como uma plataforma que captura tanto conjuntos de dados quanto seus respectivos pipelines em um único sistema coeso. Ele oferece os seguintes componentes principais:

  1. Abstração de Pipeline: Isso captura o fluxo de trabalho de uma tarefa de ciência de dados analisando os scripts que definem como os dados são processados.

  2. Profiling de Dados: Isso coleta detalhes sobre conjuntos de dados, incluindo sua estrutura e características.

  3. Construção de Gráfico de Conhecimento: Isso cria um gráfico que representa as relações entre conjuntos de dados, pipelines e bibliotecas.

  4. Interfaces de Usuário: Essas permitem que os usuários, independentemente de seu nível técnico, interajam com o sistema e obtenham insights baseados nos dados.

O sistema é projetado pra permitir que os usuários pesquisem facilmente por pipelines e conjuntos de dados relevantes, descubram conexões entre eles e aprendam com as experiências de outros.

Mais Sobre os Componentes

Abstração de Pipeline

Um pipeline de ciência de dados é essencialmente uma série de etapas tomadas pra realizar uma tarefa de ciência de dados. Pra entender como esses pipelines funcionam, o KGLiDS analisa o código e identifica componentes chave. Usando essas informações, ele cria um modelo que representa o fluxo de dados e operações no pipeline sem precisar realmente rodar o código.

Profiling de Dados

Esse componente analisa conjuntos de dados pra coletar detalhes sobre sua estrutura. Ele cria perfis pra cada conjunto de dados, anotando aspectos como quais colunas existem, que tipos de dados contêm e a relação entre diferentes tabelas. Essas informações ajudam a melhorar a compreensão dos conjuntos de dados, facilitando para os cientistas de dados escolherem conjuntos adequados pras suas tarefas.

Construção de Gráfico de Conhecimento

O gráfico de conhecimento atua como um hub central que conecta pipelines e conjuntos de dados. Ao entender as relações entre esses elementos, o sistema fornece aos usuários uma visão clara de como diferentes conjuntos de dados podem trabalhar juntos. Ele pode ajudar os usuários a ver quais pipelines foram bem-sucedidos anteriormente com conjuntos de dados semelhantes.

Interfaces de Usuário

O KGLiDS inclui interfaces intuitivas que permitem que os usuários interajam com o sistema de forma fácil. Com essas interfaces, os usuários podem realizar buscas, recuperar perfis de conjuntos de dados e descobrir quais pipelines foram usados anteriormente. Isso é particularmente útil pra quem pode não ter um conhecimento técnico profundo, mas ainda assim quer utilizar ferramentas de ciência de dados de forma eficaz.

Por Que Isso É Importante?

As aplicações do KGLiDS vão além de simplesmente melhorar o trabalho dos cientistas de dados. Ao criar um sistema mais interconectado, ele pode levar a processos de trabalho mais eficientes, insights mais rápidos e, no fim das contas, resultados mais impactantes.

Quando os cientistas de dados conseguem encontrar informações relevantes rapidamente, isso permite que eles se concentrem no que realmente importa: extrair insights dos dados e construir modelos pra resolver problemas do mundo real. Além disso, ao compartilhar conhecimento entre plataformas e instituições, pode promover uma cultura de colaboração e melhoria contínua nas práticas de ciência de dados.

Recursos Principais do KGLiDS

Aqui estão alguns dos recursos principais que tornam o KGLiDS uma plataforma única:

  1. Escalabilidade: O KGLiDS é projetado pra lidar com grandes quantidades de dados e pode crescer à medida que mais conjuntos de dados e pipelines são adicionados.

  2. Integração de Conjuntos de Dados e Pipelines: Ele captura conexões entre conjuntos de dados e pipelines, permitindo que os cientistas de dados se beneficiem do conhecimento acumulado.

  3. Facilidade de Uso: As interfaces permitem que usuários com diferentes níveis de expertise aproveitem o sistema sem precisar de conhecimento técnico profundo.

  4. Aprendizado Colaborativo: Ao facilitar o compartilhamento de insights e metodologias bem-sucedidas, o KGLiDS incentiva a colaboração entre cientistas de dados.

  5. Análises Avançadas: O sistema utiliza aprendizado de máquina pra analisar e recomendar os melhores pipelines ou conjuntos de dados pra tarefas específicas.

O Futuro da Ciência de Dados com o KGLiDS

À medida que a ciência de dados continua a crescer, as ferramentas que a apoiam também precisam evoluir. O KGLiDS representa um avanço ao abordar alguns dos principais pontos difíceis que os cientistas de dados enfrentam atualmente.

Ao fornecer um sistema que conecta vários aspectos dos fluxos de trabalho de ciência de dados, ele agiliza o processo de encontrar e usar dados. Isso é crucial em uma era onde os dados são abundantes e usá-los de forma eficaz pode fornecer vantagens significativas.

Em conclusão, o KGLiDS não só facilita a vida dos cientistas de dados, mas também melhora a eficiência geral dos projetos baseados em dados. A integração de aprendizado de máquina e gráficos de conhecimento no fluxo de trabalho de ciência de dados não é apenas uma vantagem; está se tornando uma necessidade conforme o campo continua a avançar.

Conclusão

Resumindo, o KGLiDS oferece uma solução promissora pros desafios enfrentados pelos cientistas de dados hoje. Ao capturar e organizar o conhecimento em torno de conjuntos de dados e pipelines, ele permite que os usuários trabalhem de forma mais eficaz e eficiente. O sistema apoia a colaboração, o aprendizado e a integração, abrindo caminho pras melhores práticas e resultados em ciência de dados em vários setores.

Fonte original

Título: KGLiDS: A Platform for Semantic Abstraction, Linking, and Automation of Data Science

Resumo: In recent years, we have witnessed the growing interest from academia and industry in applying data science technologies to analyze large amounts of data. In this process, a myriad of artifacts (datasets, pipeline scripts, etc.) are created. However, there has been no systematic attempt to holistically collect and exploit all the knowledge and experiences that are implicitly contained in those artifacts. Instead, data scientists recover information and expertise from colleagues or learn via trial and error. Hence, this paper presents a scalable platform, KGLiDS, that employs machine learning and knowledge graph technologies to abstract and capture the semantics of data science artifacts and their connections. Based on this information, KGLiDS enables various downstream applications, such as data discovery and pipeline automation. Our comprehensive evaluation covers use cases in data discovery, data cleaning, transformation, and AutoML. It shows that KGLiDS is significantly faster with a lower memory footprint than the state-of-the-art systems while achieving comparable or better accuracy.

Autores: Mossad Helali, Niki Monjazeb, Shubham Vashisth, Philippe Carrier, Ahmed Helal, Antonio Cavalcante, Khaled Ammar, Katja Hose, Essam Mansour

Última atualização: 2024-06-12 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2303.02204

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.02204

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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