9.21 XGBoost
oml.xgbクラスは、分類仕様、回帰仕様、ランク付けモデルおよび生存モデルのすべてについて、データベース内のスケーラブルな勾配ツリー・ブースティング・アルゴリズムをサポートしています。これにより、オープン・ソースの勾配ブースティング・フレームワークが使用可能になります。これは、質的エンコーディングおよびOMLインフラストラクチャからの欠損値の置換を準備し、データベース内XGBoostをコールし、最上位クラスのデータベース・モデル・オブジェクトとしてモデルを構築および維持し、予測のためのモデルの使用をサポートします。
oml.xgbをスタンドアロンの予測子として使用することも、広告クリックスルー率の予測、ハザード・リスクの予測、Webテキスト分類といった幅広い問題に対処するために、実際の生産パイプラインに組み込むこともできます。
oml.xgbアルゴリズムでは、汎用パラメータ、ブースタ・パラメータおよびタスク・パラメータの3種類のパラメータを使用します。パラメータはモデル設定から設定します。このアルゴリズムでは、オープン・ソースXGBoostプロジェクトの設定のほとんどがサポートされています。サポートされている設定の詳細は、「XGBoost parameters」を参照してください。
oml.xgbを介して、OML4Pyでは様々な分類仕様、回帰仕様、ランク付けモデルおよび生存モデルがサポートされています。分類の機械学習手法では2項モデルと多クラス・モデルがサポートされており、回帰の機械学習手法では回帰、ランキング、カウントおよび生存がサポートされています。
また、oml.xgbでは、パーティション化されたモデルがサポートされており、データ準備が内部化されています。
XGBoostモデルの設定
次の表に、XGBoostモデルに適用される設定を示します。
表9-19 XGBoostモデルの設定
| 設定名 | 設定値 | 説明 |
|---|---|---|
booster |
次のいずれかの文字列。
|
使用するブースタは次のとおりです。
デフォルト値は |
|
|
負でない整数。 |
ブースティング用の丸めの数。 デフォルト値は |
ブースタ設定の詳細は、「XGBoost parameters」を参照してください
例9-21 oml.xgbクラスの使用
この例では、XGBモデルを作成し、oml.xgbクラスのメソッドの一部を使用します。
#Load the iris data from sklearn and combine the target and predictors into a single DataFrame, which matches the form of a database table.
Use the oml.create function to load this Pandas DataFrame into the databae, which creates a persistent table and returns a proxy object that you assign to z.#
import oml
from sklearn import datasets
import pandas as pd
iris = datasets.load_iris()
x = pd.DataFrame(iris.data, columns = ['Sepal_Length', 'Sepal_Width', 'Petal_Length', 'Petal_Width'])
y = pd.DataFrame(list(map(lambda x: {0: 'setosa', 1: 'versicolor', 2:'virginica'}[x], iris.target)), columns = ['Species'])
#For on-premises database follow the below command to connect to the database#
oml.connect("<username>","<password>", dsn="<dsn>")
z = oml.create(pd.concat([x, y], axis=1), table = 'IRIS')
#Create training data and test data.#
dat = oml.sync(table = "IRIS").split()
train_x = dat[0].drop('Species')
train_y = dat[0]['Species']
test_dat = dat[1]
#Classification Example:#
#Create an XGBoost model object.#
setting = {'xgboost_max_depth': '3',
... 'xgboost_eta': '1',
... 'xgboost_num_round': '10'}
xgb_mod = oml.xgb('classification', **setting)
#Fit the XGBoost model to the training data.#
xgb_mod.fit(train_x, train_y)
#Use the model to make predictions on the test data and return the prediction probabilities for each category in Species.#
xgb_mod.predict(test_dat.drop('Species'), supplemental_cols = test_dat[:, ['Sepal_Length', 'Sepal_Width', 'Species']], proba = True).sort_values(by = ['Sepal_Length', 'Sepal_Width'])
Sepal_Length Sepal_Width Species TOP_1 TOP_1_VAL
0 4.4 3.0 setosa setosa 0.993619
1 4.4 3.2 setosa setosa 0.993619
2 4.5 2.3 setosa setosa 0.942128
3 4.8 3.4 setosa setosa 0.993619
... ... ... ... ... ...
42 6.7 3.3 virginica virginica 0.996170
43 6.9 3.1 versicolor versicolor 0.925217
44 6.9 3.1 virginica virginica 0.996170
45 7.0 3.2 versicolor versicolor 0.990586
#Create training data and test data.#
dat = oml.sync(table = "IRIS").split()
train_x = dat[0].drop('Sepal_Length')
train_y = dat[0]['Sepal_Length']
test_dat = dat[1]
#Create an XGBoost model object.#
setting = {'xgboost_booster': 'gblinear'}
xgb_mod = oml.xgb('regression', **setting)
#Fit the XGBoost Model according to the training data and parameter settings.#
xgb_mod.fit(train_x, train_y)
xgb_mod.predict(test_dat.drop('Species'), supplemental_cols = test_dat[:, ['Sepal_Length', 'Sepal_Width', 'Petal_Length', 'Species']]) # doctest: +NORMALIZE_WHITESPACE, +ELLIPSIS
#Create an XGBoost model object.#
setting = {'xgboost_objective': 'rank:pairwise',
... 'xgboost_max_depth': '3',
... 'xgboost_eta': '0.1',
... 'xgboost_gamma': '1.0',
... 'xgboost_num_round': '4'}
xgb_mod = oml.xgb('regression', **setting)
#Fit the XGBoost Model according to the training data and parameter settings.#
xgb_mod.fit(train_x, train_y)
#Use the model to make predictions on the test data, returning the Sepal_Length, Sepal_Width, Petal_Length, and Species columns in the result.#
xgb_mod.predict(test_dat.drop('Species'), supplemental_cols = test_dat[:, ['Sepal_Length', 'Sepal_Width', 'Petal_Length', 'Species']])
この例のリスト
#Load the iris data from sklearn and combine the target and predictors into a single DataFrame, which matches the form of a database table.
Use the oml.create function to load this Pandas DataFrame into the databae, which creates a persistent table and returns a proxy object that you assign to z.#
>>> import oml
>>> from sklearn import datasets
>>> import pandas as pd
>>> iris = datasets.load_iris()
>>> x = pd.DataFrame(iris.data, columns = ['Sepal_Length', 'Sepal_Width', 'Petal_Length', 'Petal_Width'])
>>> y = pd.DataFrame(list(map(lambda x: {0: 'setosa', 1: 'versicolor', 2:'virginica'}[x], iris.target)), columns = ['Species'])
>>> #For on-premises database follow the below command to connect to the database#
>>> oml.connect("<username>","<password>", dsn="<dsn>")
>>> z = oml.create(pd.concat([x, y], axis=1), table = 'IRIS')
#Create training data and test data.#
>>> dat = oml.sync(table = "IRIS").split()
>>> train_x = dat[0].drop('Species')
>>> train_y = dat[0]['Species']
>>> test_dat = dat[1]
#Classification Example:#
#Create an XGBoost model object.#
>>> setting = {'xgboost_max_depth': '3',
... 'xgboost_eta': '1',
... 'xgboost_num_round': '10'}
>>> xgb_mod = oml.xgb('classification', **setting)
#Fit the XGBoost model to the training data.#
>>> xgb_mod.fit(train_x, train_y)
Algorithm Name: XGBOOST
Mining Function: CLASSIFICATION
Target: Species
Settings:
setting name setting value
0 ALGO_NAME ALGO_XGBOOST
1 CLAS_WEIGHTS_BALANCED OFF
2 ODMS_DETAILS ODMS_ENABLE
3 ODMS_MISSING_VALUE_TREATMENT ODMS_MISSING_VALUE_AUTO
4 ODMS_SAMPLING ODMS_SAMPLING_DISABLE
5 PREP_AUTO ON
6 booster gbtree
7 eta 1
8 max_depth 3
9 ntree_limit 0
10 num_round 10
11 objective multi:softprob
Global Statistics:
attribute name attribute value
0 NUM_ROWS 104
1 mlogloss 0.024858
Attributes:
Petal_Length
Petal_Width
Sepal_Length
Sepal_Width
Partition: NO
ATTRIBUTE IMPORTANCE:
PNAME ATTRIBUTE_NAME ATTRIBUTE_SUBNAME ATTRIBUTE_VALUE GAIN COVER \
0 None Petal_Length None None 0.743941 0.560554
1 None Petal_Width None None 0.162191 0.245400
2 None Sepal_Length None None 0.003738 0.044741
3 None Sepal_Width None None 0.090129 0.149306
FREQUENCY
0 0.447761
1 0.268657
2 0.119403
3 0.164179
#Use the model to make predictions on the test data and return the prediction probabilities for each category in Species.#
>>> xgb_mod.predict(test_dat.drop('Species'), supplemental_cols = test_dat[:, ['Sepal_Length', 'Sepal_Width', 'Species']], proba = True).sort_values(by = ['Sepal_Length', 'Sepal_Width'])
Sepal_Length Sepal_Width Species TOP_1 TOP_1_VAL
0 4.4 3.0 setosa setosa 0.993619
1 4.4 3.2 setosa setosa 0.993619
2 4.5 2.3 setosa setosa 0.942128
3 4.8 3.4 setosa setosa 0.993619
... ... ... ... ... ...
42 6.7 3.3 virginica virginica 0.996170
43 6.9 3.1 versicolor versicolor 0.925217
44 6.9 3.1 virginica virginica 0.996170
45 7.0 3.2 versicolor versicolor 0.990586
#Regression Example:#
#Create training data and test data.#
>>> dat = oml.sync(table = "IRIS").split()
>>> train_x = dat[0].drop('Sepal_Length')
>>> train_y = dat[0]['Sepal_Length']
>>> test_dat = dat[1]
#Create an XGBoost model object.#
>>> setting = {'xgboost_booster': 'gblinear'}
>>> xgb_mod = oml.xgb('regression', **setting)
#Fit the XGBoost Model according to the training data and parameter settings.#
>>> xgb_mod.fit(train_x, train_y)
Algorithm Name: XGBOOST
Mining Function: REGRESSION
Target: Sepal_Length
Settings:
setting name setting value
0 ALGO_NAME ALGO_XGBOOST
1 ODMS_DETAILS ODMS_ENABLE
2 ODMS_MISSING_VALUE_TREATMENT ODMS_MISSING_VALUE_AUTO
3 ODMS_SAMPLING ODMS_SAMPLING_DISABLE
4 PREP_AUTO ON
5 booster gblinear
6 ntree_limit 0
7 num_round 10
Computed Settings:
setting name setting value
0 ODMS_EXPLOSION_MIN_SUPP 1
Global Statistics:
attribute name attribute value
0 NUM_ROWS 104
1 rmse 0.364149
Attributes:
Petal_Length
Petal_Width
Sepal_Width
Species
Partition: NO
ATTRIBUTE IMPORTANCE:
PNAME ATTRIBUTE_NAME ATTRIBUTE_SUBNAME ATTRIBUTE_VALUE WEIGHT CLASS
0 None Petal_Length None None 0.335183 0
1 None Petal_Width None None 0.368738 0
2 None Sepal_Width None None 0.249208 0
3 None Species None versicolor -0.197582 0
4 None Species None virginica -0.170522 0
>>> xgb_mod.predict(test_dat.drop('Species'), supplemental_cols = test_dat[:, ['Sepal_Length', 'Sepal_Width', 'Petal_Length', 'Species']]) # doctest: +NORMALIZE_WHITESPACE, +ELLIPSIS
Sepal_Length Sepal_Width Petal_Length Species PREDICTION
0 4.9 3.0 1.4 setosa 4.797075
1 4.9 3.1 1.5 setosa 4.818641
2 4.8 3.4 1.6 setosa 4.963796
3 5.8 4.0 1.2 setosa 4.979247
... ... ... ... ... ...
42 6.7 3.3 5.7 virginica 6.990700
43 6.7 3.0 5.2 virginica 6.674599
44 6.5 3.0 5.2 virginica 6.563977
45 5.9 3.0 5.1 virginica 6.456711
#Ranking Example:#
#Create an XGBoost model object.#
>>> setting = {'xgboost_objective': 'rank:pairwise',
... 'xgboost_max_depth': '3',
... 'xgboost_eta': '0.1',
... 'xgboost_gamma': '1.0',
... 'xgboost_num_round': '4'}
>>> xgb_mod = oml.xgb('regression', **setting)
#Fit the XGBoost Model according to the training data and parameter settings.#
>>> xgb_mod.fit(train_x, train_y)
Algorithm Name: XGBOOST
Mining Function: REGRESSION
Target: Sepal_Length
Settings:
setting name setting value
0 ALGO_NAME ALGO_XGBOOST
1 ODMS_DETAILS ODMS_ENABLE
2 ODMS_MISSING_VALUE_TREATMENT ODMS_MISSING_VALUE_AUTO
3 ODMS_SAMPLING ODMS_SAMPLING_DISABLE
4 PREP_AUTO ON
5 booster gbtree
6 eta 0.1
7 gamma 1.0
8 max_depth 3
9 ntree_limit 0
10 num_round 4
11 objective rank:pairwise
Computed Settings:
setting name setting value
0 ODMS_EXPLOSION_MIN_SUPP 1
Global Statistics:
attribute name attribute value
0 NUM_ROWS 104
1 map 1
Attributes:
Petal_Length
Petal_Width
Sepal_Width
Species
Partition: NO
ATTRIBUTE IMPORTANCE:
PNAME ATTRIBUTE_NAME ATTRIBUTE_SUBNAME ATTRIBUTE_VALUE GAIN COVER \
0 None Petal_Length None None 0.873855 0.677624
1 None Petal_Width None None 0.083504 0.184802
2 None Sepal_Width None None 0.042641 0.137574
FREQUENCY
0 0.500000
1 0.285714
2 0.214286
#Use the model to make predictions on the test data, returning the Sepal_Length, Sepal_Width, Petal_Length, and Species columns in the result.#
>>> xgb_mod.predict(test_dat.drop('Species'), supplemental_cols = test_dat[:, ['Sepal_Length', 'Sepal_Width', 'Petal_Length', 'Species']])
Sepal_Length Sepal_Width Petal_Length Species PREDICTION
0 4.9 3.0 1.4 setosa 0.243485
1 4.9 3.1 1.5 setosa 0.243485
2 4.8 3.4 1.6 setosa 0.243485
3 5.8 4.0 1.2 setosa 0.310980
... ... ... ... ... ...
42 6.7 3.3 5.7 virginica 0.771761
43 6.7 3.0 5.2 virginica 0.728637
44 6.5 3.0 5.2 virginica 0.728637
45 5.9 3.0 5.1 virginica 0.674835