Эмили Робинсон – Data Science для карьериста (страница 4)

В другой ситуации та же розничная компания захочет увеличить объем онлайн-заказов с помощью персональных рекомендаций во время шоппинга. Дата-сайентист может загрузить статистику прежних онлайн-заказов и создать модель машинного обучения, которая будет учитывать набор товаров в корзине покупателя и на его основании прогнозировать, что еще ему можно предложить. После этого он будет работать с командой инженеров компании, чтобы каждый раз, когда клиент совершает покупки, новая модель МО показывала рекомендуемые товары.

При попытке освоить сферу DS многие люди сталкиваются с одной проблемой: слишком уж много нужно изучить. Например, программирование (но какой язык?), статистику (но какие методы наиболее важны на практике, а какие в основном академические?), машинное обучение (но чем оно отличается от статистики или ИИ?) и предметную область в той отрасли, в которой они хотят работать (но что, если вы не знаете, где хотите работать?). Кроме того, им необходимо овладеть бизнес-навыками вроде эффективной презентации результатов всем, начиная с других дата-сайентистов и заканчивая генеральным директором. А от вакансий, в которых требуется степень кандидата наук, многолетний опыт работы в Data Science и знание обширного перечня статистических и программных методов, становится только хуже. Как можно приобрести все эти навыки? С чего лучше начать? Что входит в базу?

Если вы изучали различные области DS, возможно, вы знакомы с популярной диаграммой Венна, составленной Дрю Конвеем. По мнению Конвея (на момент создания диаграммы), Data Science находится на пересечении математики и статистики, знаний предметной области и навыков хакинга (то есть программирования). Это изображение часто берется за основу для определения того, кто такой специалист по работе с данными. На наш взгляд, компоненты науки о данных немного отличаются от того, что предложил Дрю Конвей (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Навыки, которые объединяются в DS, и то, как они сочетаются для выполнения разных функций

Мы изменили исходную диаграмму Венна, составленную Конвеем, на треугольник, потому что дело не в том, есть ли у вас навык или нет, а в том, что вы можете развить его лучше, чем другие специалисты. Действительно, все три навыка являются фундаментальными и вам необходимо владеть каждым в определенной степени, но вам не обязательно быть экспертом во всех. Мы поместили в треугольник разные типы специальностей в сфере Data Science. Они не всегда однозначно соответствуют названиям должностей, а даже если и так, то в разных компаниях их названия могут отличаться. Итак, что означает каждый из этих компонентов?

1.1.1. Математика/статистика

На начальном уровне математика и статистика являются базой в работе с данными. Мы разделяем эту базу на три уровня знания:

• Существование методов. Если вы не знаете о какой-либо возможности, вы не можете ее использовать. Если дата-сайентисту нужно сгруппировать похожих клиентов, знание того, что это можно сделать статистическим методом (с помощью кластерного анализа), станет первым шагом.

• Как применять методы. Специалист по работе с данными должен не просто знать много методов – он должен различать нюансы их применения. Важно писать такой код, где они не только применяются, но и настраиваются. Если дата-сайентист хочет использовать кластеризацию методом k-средних, чтобы сгруппировать покупателей, он должен уметь делать это на языке программирования типа R или Python. Также он должен понимать, как настроить параметры метода, например как выбрать количество создаваемых групп.

• Как выбрать подходящий метод. В DS используется огромное количество методов, поэтому для дата-сайентиста важно быстро оценить, какой из них будет самым эффективным в каждом случае. В нашем примере с группировкой покупателей, даже если специалист сосредоточился на кластеризации, он может применять десятки различных методов и алгоритмов. Вместо того чтобы перебирать все доступные методы, он должен сразу отбросить бо́льшую их часть и сосредоточиться всего на нескольких.

Эти типы навыков постоянно применяются в задачах по работе с данными. Приведем другой пример. Предположим, вы работаете в компании, занимающейся e-commerce. Ваш бизнес-партнер может поинтересоваться, в каких странах у вас самый большой средний чек. Это очень простой вопрос, если у вас есть готовые данные. Но вместо того, чтобы просто предоставить информацию и позволить партнеру делать выводы самостоятельно, вы можете копнуть глубже. Если у вас есть один заказ из страны А на $100 и тысяча заказов из страны Б средней стоимостью $75, то формально в стране А средний чек выше. Но можете ли вы с уверенностью сказать, что ваш бизнес-партнер должен вложиться в рекламу в стране А, чтобы увеличить количество заказов? Вряд ли. У вас есть только одна единица данных из этой страны, и она может оказаться статистически незначимой. А вот если бы у вас было 500 заказов из страны А, можно было бы протестировать разницу в стоимости заказов. Это значит, что, если бы эти показатели для стран А и Б действительно не различались, вы бы не получили прежний результат. В этом длинном примере дается оценка того, какие подходы были разумными, что следует учитывать и какие результаты были признаны несущественными.

1.1.2. Базы данных и программирование

Программирование и базы данных (БД) основываются на извлечении информации из БД компаний и написании чистого, эффективного, легко настраиваемого кода. Эти навыки во многом схожи с тем, что должен знать разработчик программного обеспечения. Вот только дата-сайентисты должны писать код, который выполняет анализ с неизвестным итогом, а не выдает заранее заданный результат. Стек данных каждой компании уникален, поэтому какой-то определенный набор технических знаний специалисту не нужен. В целом вам нужно уметь получать данные из базы, очищать их, обрабатывать, обобщать, визуализировать и обмениваться ими.

R и Python – основные языки программирования для большинства профессий DS. R берет свое начало в статистике и, как правило, лучше всего подходит для статистического анализа, моделирования, визуализации и составления отчетов. Python создавался как язык для разработки программного обеспечения и в дальнейшем приобрел огромную популярность в обработке данных. Python лучше R справляется с обработкой больших датасетов, проводит машинное обучение и поддерживает алгоритмы, работающие в реальном времени (например, модули рекомендаций в Amazon). Но благодаря вкладу многих участников возможности двух языков сейчас почти равны. Специалисты по работе с данными успешно используют R для создания моделей машинного обучения, запускаемых миллионы раз в неделю, а также делают чистый, презентабельный статистический анализ на Python.

R и Python наиболее популярны для обработки данных по нескольким причинам:

• Они бесплатны, и у них открытый исходный код. Это означает, что он создается многими участниками, а не одной определенной компанией или группой пользователей. В этих языках есть много пакетов, или библиотек (готовых блоков кода), которые можно использовать для сбора данных, их обработки, визуализации, статистического анализа и машинного обучения.

• Благодаря большому количеству пользователей каждого из этих языков дата-сайентистам легко найти помощь при возникновении проблем. И хотя в каких-то компаниях до сих пор используют SAS, SPSS, STATA, MATLAB или другие платные приложения, многие из них начинают переходить в своей работе на R или Python.

Хотя бо́льшая часть анализа при обработке данных осуществляется на R или Python, часто приходится извлекать информацию из БД, и здесь на сцену выходит язык SQL. SQL – это язык программирования, который используется в большинстве БД для внутренней обработки данных и извлечения их из базы. Представим для примера дата-сайентиста, которому нужно проанализировать сотни миллионов записей о заказах клиентов компании и спрогнозировать, как со временем будет изменяться ежедневное количество заказов. Для начала он, скорее всего, напишет SQL-запрос для получения количества заказов за каждый день, после чего возьмет полученные данные и запустит статистический прогноз на R или Python. По этой причине SQL очень популярен в Data Science, и без знания этого языка вы далеко не продвинетесь.

Можно ли стать дата-сайентистом без программирования?

С данными можно успешно проделывать много вещей, используя только Excel, Tableau или другие BI-инструменты с графическими интерфейсами. Хотя код в них не пишется, часто заявляется, что этот софт так же функционален, как и программирование на R или Python. На самом деле многие дата-сайентисты действительно порой пользуются этими программами. Но могут ли они быть исчерпывающим набором инструментов? Мы говорим «нет». В реальности компаний, где DS-командам не приходится писать код, очень мало. Но даже если вам повезет оказаться в одной из них, у программирования все же есть ряд плюсов.

Первое преимущество программирования – воспроизводимость. Когда вы пишете код, а не пользуетесь программным обеспечением типа point-and-click, можно повторно запускать его при изменении данных хоть каждый день, хоть через полгода. Это преимущество также связано с контролем версий: вместо того чтобы переименовывать файл каждый раз при изменении кода, можно сохранить один файл и видеть всю его историю.