Wyjaśnialność modeli drzewiastych

Wyjaśnialne AI w Pythonie

Fouad Trad

Machine Learning Engineer

Drzewo decyzyjne

Podstawowy element modeli drzewiastych
Stosowany do regresji i klasyfikacji
Struktura drzewiasta do prognozowania
- Szereg decyzji
- Każda decyzja opiera się na jednej cesze
Inherentnie wyjaśnialny

Reprezentacja drzewa decyzyjnego pokazująca, jak prognozy są tworzone na podstawie wielu warunków

Las losowy

Składa się z wielu drzew decyzyjnych
Stosowany do regresji i klasyfikacji
Utrudnia bezpośrednią interpretowalność
Ważność cech
- Mierzy redukcję niepewności w prognozach
- Różni się od współczynników w modelach liniowych

Ilustracja przedstawiająca las losowy jako zbiór drzew, które otrzymują instancję i agregują prognozy w celu uzyskania finalnego wyniku.

Zbiór danych o przyjęciach

GRE Score	TOEFL Score	University Rating	SOP	LOR	CGPA	Accept
337	118	4	4.5	4.5	9.65	1
324	107	4	4	4.5	8.87	1
316	104	3	3	3.5	8.00	1
322	110	3	3.5	2.5	8.67	1
314	103	2	2	3	8.21	0

X_train = data.drop(['Accept'], axis=1)
y_train = data['Accept']

Trenowanie modelu

from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier


tree_model = DecisionTreeClassifier()
tree_model.fit(X_train, y_train)


print(tree_model.feature_importances_)

[0.17936982 0.08878744 0.04388924 
 0.0532897  0.07130751 0.56335628]

from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier


forest_model = RandomForestClassifier()
forest_model.fit(X_train, y_train)


print(forest_model.feature_importances_)

[0.25347149 0.17518662 0.06551317 
 0.06758647 0.07866478 0.35957747]

Ważność cech

import matplotlib.pyplot as plt

plt.barh(X_train.columns, 
         tree_model.feature_importances_)
plt.title('Feature Importance - Decision Tree')
plt.show()

Poziomy wykres słupkowy ważności cech pokazujący, że CGPA i wynik GRE są najważniejszymi cechami.

import matplotlib.pyplot as plt

plt.barh(X_train.columns, 
         forest_model.feature_importances_)
plt.title('Feature Importance - Random Forest')
plt.show()

Poziomy wykres słupkowy ważności cech pokazujący, że CGPA i wynik GRE są najważniejszymi cechami.

Czas na ćwiczenia!

Wyjaśnialne AI w Pythonie