تعلم الآلة متقدم · Advanced 15 دقيقة

تقييم النماذج

Model Evaluation

مصفوفة الالتباس والدقة والاستدعاء وF1 وROC-AUC ومقاييس الانحدار، ومتى نستخدم كلاً منها.

تقدّمك في المسار0%

مصفوفة الالتباس

متنبأ موجبمتنبأ سالب
حقيقي موجبTPFN
حقيقي سالبFPTN

مقاييس التصنيف

$$\text{Precision} = \frac{TP}{TP+FP} \qquad \text{Recall} = \frac{TP}{TP+FN} \qquad F_1 = \frac{2 \cdot P \cdot R}{P + R}$$

  • Accuracy: نسبة التنبؤات الصحيحة، مضللة مع عدم التوازن.
  • Balanced Accuracy: متوسط الاستدعاء لكل فئة.
  • ROC-AUC: احتمال أن يعطي النموذج مثالاً موجباً عشوائياً درجة أعلى من مثال سالب عشوائي.
  • PR-AUC (Average Precision): أكثر إفادة عندما تكون الفئة الموجبة نادرة.

مثال

from sklearn.metrics import (confusion_matrix, classification_report,
                             roc_auc_score, average_precision_score)
y_pred = clf.predict(X_test)
y_score = clf.predict_proba(X_test)[:, 1]
print(confusion_matrix(y_test, y_pred))
print(classification_report(y_test, y_pred, digits=3))
print("ROC-AUC", roc_auc_score(y_test, y_score))
print("PR-AUC ", average_precision_score(y_test, y_score))

مقاييس الانحدار

$$\text{MAE} = \frac{1}{n}\sum |y_i – \hat{y}_i| \qquad \text{RMSE} = \sqrt{\frac{1}{n}\sum (y_i – \hat{y}_i)^2}$$

اختيار المقياس

اختر المقياس قبل التجارب، وفق كلفة الأخطاء:

  • الفحص الطبي الأولي: الاستدعاء مهم جداً.
  • تصفية الرسائل المزعجة: الدقة الموجبة مهمة حتى لا تُحجب رسائل مهمة.
  • تقدير الأسعار: MAE سهل التفسير بوحدة السعر.

عدم اليقين

أبلغ عن المتوسط والانحراف المعياري عبر طيات التحقق المتقاطع، أو فترات ثقة بالإقلاع (bootstrap) على بيانات الاختبار. فرق صغير بين نموذجين قد لا يكون ذا دلالة.

مصطلحات الدرس

الاستدعاء Recall / Sensitivity
نسبة الحالات الموجبة الحقيقية التي اكتشفها النموذج: TP/(TP+FN).
الدقة الموجبة Precision
نسبة التنبؤات الموجبة الصحيحة من كل التنبؤات الموجبة: TP/(TP+FP).
مصفوفة الالتباس Confusion Matrix
جدول يقارن الفئات الحقيقية بالمتنبأ بها ويعرض TP وFP وTN وFN.

الملخص

يعتمد تقييم النموذج على مقاييس تناسب المسألة وكلفة الأخطاء. في التصنيف تُشتق المقاييس من مصفوفة الالتباس: الدقة الكلية (Accuracy) والدقة الموجبة (Precision) والاستدعاء (Recall) وF1، إضافة إلى ROC-AUC وPR-AUC. الدقة الكلية مضللة مع البيانات غير المتوازنة. في الانحدار تُستخدم MAE وRMSE وR². يجب الإبلاغ عن عدم اليقين في التقدير وليس رقماً واحداً فقط.

أسئلة مراجعة

  1. نموذج يتنبأ دائماً بالفئة السالبة على بيانات فيها 1% موجب. ما دقته الكلية وما استدعاؤه؟

    الدقة الكلية 99% والاستدعاء صفر، ولهذا الدقة الكلية مضللة مع عدم التوازن.

  2. متى نهتم بالاستدعاء أكثر من الدقة الموجبة؟

    عندما تكون كلفة تفويت حالة موجبة عالية، مثل الفحص المبدئي لمرض خطير.

المصادر والمراجع

  1. scikit-learn — Metrics and scoring
  2. Saito & Rehmsmeier (2015) The precision-recall plot is more informative than the ROC plot when evaluating binary classifiers on imbalanced datasets — PLOS ONE

إكمال الدرس