Meilleur logiciel d'apprentissage actif

Qu'est-ce que le logiciel d'apprentissage actif ?

Comment fonctionnent les outils d'apprentissage actif en apprentissage automatique ?

Quelles sont les caractéristiques communes des outils d'apprentissage actif ?

Types d'outils d'apprentissage actif

Les outils d'apprentissage actif peuvent être classés en fonction de leur approche d'étiquetage des données, ainsi que de la mesure d'incertitude (instance informative) et du score de confiance généré par le modèle. 

En fonction du niveau de difficulté de l'ensemble de données, les entreprises peuvent utiliser deux types d'outils d'apprentissage actif.

Synthèse de requête

Cette approche est idéale pour étiqueter des points de données difficiles que le modèle de ML évalue avec un score de confiance inhabituellement élevé. La synthèse de requête identifie les points de données qui ne s'alignent pas avec la distribution globale des données.

• Logiciel d'IA générative : Ces outils entraînent des algorithmes sur des pools de données non étiquetées en créant des clusters de points de données informatifs basés sur des distributions du monde réel. Ils utilisent une structure générateur-discriminateur, où le générateur produit des échantillons aléatoires et le discriminateur évalue leur authenticité. Les réseaux adverses génératifs (GAN) ou les autoencodeurs variationnels (VAE) peuvent être utilisés pour générer des instances de requête. 
• Environnements simulés :  Ces outils génèrent des points de données synthétiques en fonction de leur distance par rapport à la frontière de classification, utilisant l'apprentissage actif dans des environnements simulés. Le meilleur exemple est l'autopilote de Tesla, qui se concentre sur la détection et la reconnaissance d'objets du monde réel.

Méthodes d'échantillonnage

Les méthodes d'échantillonnage sélectionnent les points de données les plus informatifs à partir de nouveaux flux de données non étiquetées entrants et déterminent le clustering. Les types clés incluent :

• Échantillonnage d'incertitude : Regroupe les données non étiquetées entrantes en fonction d'un seuil prédéfini ou d'un score informatif, indiquant l'incertitude du modèle de ML dans la prédiction des classes de ces points.
• Échantillonnage de confiance minimale : Cible les points de données avec les scores de confiance les plus bas, indiquant une grande incertitude. Les clusters de données avec les scores de confiance les plus bas sont envoyés pour classification humaine.
• Apprentissage actif basé sur des politiques (PAL) : Permet l'échantillonnage sélectif basé sur le flux dans un contexte de renforcement. Les points de données passent par un algorithme de récompense-pénalité et sont classés dynamiquement en fonction de leurs caractéristiques clés.
• Échantillonnage de marge : Les outils d'apprentissage actif par échantillonnage de marge priorisent les points de données proches de la frontière de classification. Les classes concurrentes sont classées en fonction de leurs mesures d'entropie et de leur distance moyenne par rapport à la frontière.
• Échantillonnage basé sur l'entropie : Ne regroupe que les points de données non étiquetées qui ont des hypothèses concurrentes et sont très incertains quant à l'étiquetage, indiquant ainsi la difficulté du modèle à attribuer une classe.
• Échantillonnage aléatoire : L'algorithme échantillonne aléatoirement les points non étiquetés entrants et les regroupe en différents groupes. Ensuite, les intervalles de confiance pour ces modèles sont évalués, et ils sont classés comme l'étiquette la plus proche.
• Requête par comité (QBC) : Un ensemble de modèles de ML qui s'accordent ou non collectivement. Si le consensus indique une difficulté à prédire une étiquette, les points de données sont rassemblés et transmis à l'humain dans la boucle pour un étiquetage humain.
• Outils d'échantillonnage de diversité : Se concentre sur la sélection de variables de données hétérogènes qui ne sont pas étiquetées dans l'ensemble d'entraînement. Ces échantillons divers sont jugés en fonction de leur score d'incertitude, de leur mesure informative et de leur intervalle de confiance.
• Changement de modèle attendu : Le modèle de ML ne requête que les points de données censés avoir un impact significatif sur la précision et l'exactitude, optimisant les performances du modèle grâce au réentraînement.

Quels sont les avantages des outils d'apprentissage actif ?

Les solutions d'apprentissage actif sont économes en ressources pour les entreprises qui dépendaient fortement des logiciels d'étiquetage de données et des annotateurs. Examinons certains des principaux avantages.

• Rentabilité : Le logiciel d'apprentissage actif s'entraîne sur de petits ensembles de données étiquetées, utilisant les apprentissages précédents pour prédire les classes de données, réduisant ainsi considérablement le besoin d'un étiquetage de données coûteux.
• Performance de modèle plus rapide : En se concentrant sur les échantillons les plus informatifs, ces outils améliorent la précision des prédictions et réentraînent les modèles sur de nouvelles données, améliorant les performances sur les données de test du monde réel.
• Temps de mise sur le marché plus rapide : L'apprentissage actif accélère le cycle de développement des machines, permettant un assemblage et un déploiement plus rapides des modèles grâce à une gestion collaborative des données et un entraînement ciblé.
• Utilisation optimisée des ressources : Une collaboration accrue et un entraînement rigoureux rendent ces outils plus efficaces que les algorithmes de ML non supervisés, économisant un temps précieux pour les data scientists et facilitant le travail des annotateurs de données.
• Amélioration de la généralisation du modèle : En utilisant des métriques telles que les scores de confiance et les valeurs de tenseur, ces modèles s'auto-apprennent rapidement, améliorant l'efficacité sur les données non vues et fournissant des modèles plus fiables et généralisés.
• Mieux pour la technologie d'auto-assistance : Ces outils excellent dans des tâches telles que la détection d'objets pour les véhicules autonomes, les aspirateurs robotiques et les systèmes de reconnaissance vocale.

Défis des outils d'apprentissage actif 

Même les meilleures solutions d'apprentissage actif présentent leurs propres défis. Certains défis courants sont mentionnés ci-dessous. 

• Croissance des données : La gestion des ensembles de données en constante augmentation nécessite des investissements supplémentaires dans des solutions de gestion des données ou une infrastructure réseau, ce qui peut être coûteux.
• Sécurité et conformité des données : Assurer la conformité avec le règlement général sur la protection des données (RGPD) et d'autres normes légales est crucial lors de la gestion des données. Ces outils nécessitent des fonctionnalités supplémentaires de sécurité des données et de confidentialité pour garantir la protection des données à tout moment.
• Préservation des données : Maintenir la qualité des données à mesure qu'elles évoluent peut être difficile, nécessitant des investissements dans des logiciels d'archivage et de sauvegarde des données pour la préservation.
• Stockage des données et coût de récupération : Le stockage et la récupération des données, en particulier des images haute résolution, des vidéos et des ensembles de données textuelles, peuvent être coûteux. Ces solutions doivent compresser et indexer efficacement les données pour équilibrer la gestion et le traitement pour l'entraînement du modèle.
• Accessibilité des données : Un accès limité aux données, qu'elles soient sur site, dans le cloud ou dans des environnements hybrides, peut entraver le traitement.
• Compatibilité des formats : Accommoder tous les formats de données nécessite souvent une conversion ou un parsing des données pour éviter que des formats divers n'affectent les performances du modèle de ML.

Apprentissage actif vs apprentissage par renforcement

L'apprentissage actif et l'apprentissage par renforcement sont des algorithmes d'apprentissage automatique distincts qui ont leurs propres approches uniques de la prédiction des données.

L'apprentissage actif est une technique d'apprentissage automatique semi-supervisée où un petit ensemble de données étiquetées est associé à un plus grand ensemble non étiqueté pour l'entraînement du modèle. Ces outils déduisent des données étiquetées et génèrent des scores de confiance pour de nouveaux points de données, en utilisant des facteurs tels que les heuristiques, la distribution de probabilité et la distance par rapport aux frontières de classification. Si le modèle est incertain quant à une étiquette, il interroge un annotateur humain. L'apprentissage actif est largement utilisé dans la synthèse d'images, la vision par ordinateur et la détection d'objets.

En revanche, l'apprentissage par renforcement n'est ni supervisé ni non supervisé. Il entraîne un agent en observant ses actions dans divers scénarios, utilisant un système de récompense et de pénalité pour encourager les comportements positifs et décourager les erreurs. Les erreurs déclenchent une boucle de rétroaction, où un humain guide l'agent pour s'aligner sur de nouvelles valeurs. Ce processus itératif favorise la prise de décision, l'essai-erreur et la prédiction dynamique des données. L'apprentissage par renforcement est principalement appliqué dans les jeux, la robotique et l'automatisation.

Cas d'utilisation des outils d'apprentissage actif

Les outils d'apprentissage actif ont un large éventail d'applications pratiques dans divers secteurs. Explorons quelques cas d'utilisation pour les tâches d'assistance IA clés.

• Vision par ordinateur : Les entreprises qui travaillent avec de petits ensembles de données et des coûts de calcul élevés utilisent ces outils collaboratifs pour détecter, localiser et classer des objets externes avec moins de temps, de ressources et d'efforts de production des équipes de ML.
• Détection d'objets : Ces outils réduisent la main-d'œuvre nécessaire pour alimenter de grands ensembles d'images pour le processus de détection d'objets. Cela est particulièrement utile lorsque le modèle doit déclarer la classe de chaque composant externe et les étiqueter sans erreur.
• Classification d'images : Ces outils sont essentiels dans la classification d'images statiques ou dynamiques en affinant itérativement le modèle de ML. Ils sont également utilisés pour l'imagerie médicale et la simplification et l'identification des maladies et de leur pathologie.
• Restauration d'images : Ces outils peuvent réparer des images ébréchées ou effacées en analysant le style et le modèle de l'image et en les associant à des données non étiquetées. Ces outils sont largement utilisés pour l'édition de photos, l'imagerie satellite, l'archivage numérique et l'édition de photos.
• Traitement du langage naturel : Ces outils peuvent être utilisés pour l'analyse de sentiments et la modélisation séquentielle. En s'entraînant sur moins d'échantillons de données, ils peuvent apprendre activement la représentation vectorielle des mots et utiliser les données pour analyser de nouvelles séquences de texte.
• Solutions de reconnaissance vocale : Ces outils peuvent également être utilisés pour la technologie d'assistance vocale comme Amazon Echo, Google Home ou Microsoft Cortana. Ils peuvent être programmés avec un ensemble de données de questions-réponses initial et peuvent apprendre à partir de commandes dictées de l'extérieur. 

Logiciels et services liés aux outils d'apprentissage actif

Les outils d'apprentissage actif manquent d'alternatives directes, mais les logiciels suivants peuvent les compléter. Ces outils aident à réduire les coûts de données, à économiser des ressources et à accélérer la production de modèles de ML. 

• Plateformes MLOps : MLOps soutient le déploiement, la validation, les tests et les cycles de production des modèles de ML. Bien qu'il ne soit pas directement lié à l'apprentissage actif, il assure une agilité, une efficacité et une vitesse de production accrues des systèmes d'apprentissage actif bien entraînés.
• Logiciel d'étiquetage de données : Le logiciel d'étiquetage de données est essentiel pour étiqueter les champs de données pour l'entraînement du modèle. Il alimente le logiciel d'apprentissage actif en lui fournissant les données correctement et précisément étiquetées, sur la base desquelles le modèle regroupe et étiquette d'autres points de données.
• Plateformes de science des données et d'apprentissage automatique : Cette suite offre des fonctionnalités complètes telles que l'analyse de données, la préparation des données, la visualisation des données, l'entraînement de modèles, l'interprétation statistique, la validation et les tests. C'est un bon environnement de données intégré où un outil d'apprentissage actif pourrait fonctionner sans problème.

Tarification des logiciels d'apprentissage actif

Les outils d'apprentissage actif offrent divers modèles de tarification, les coûts étant généralement influencés par des facteurs tels que les fonctionnalités, le nombre d'utilisateurs, l'échelle de déploiement et le niveau de support et de formation nécessaires. Les modèles de tarification courants incluent :

• Basé sur l'abonnement : C'est le modèle le plus courant, où les utilisateurs paient des frais récurrents pour un accès continu à l'outil.
• Pay-as-you-go : Dans ce modèle, les utilisateurs sont facturés en fonction de leur utilisation réelle, souvent mesurée par le nombre de points de données traités ou d'étiquettes créées.
• Paiement unique : Ce modèle nécessite un paiement unique pour une licence perpétuelle, accordant un accès indéfini au logiciel.

En moyenne, les prix peuvent varier de quelques centaines de dollars par mois pour des licences de base à des milliers ou même des dizaines de milliers pour des solutions de niveau entreprise avec un support et une personnalisation étendus.

La plupart des outils offrent des plans de tarification flexibles pour s'adapter à différents budgets et besoins, et la plupart des fournisseurs proposent des versions d'essai ou des démonstrations pour permettre aux utilisateurs de tester les fonctionnalités avant de s'engager.

Quelles entreprises devraient acheter des outils d'apprentissage actif ?

Toute industrie ou entreprise disposant d'une équipe de développement peut utiliser un outil d'apprentissage actif. Voici quelques grandes entreprises qui peuvent bénéficier de l'achat d'un tel outil. 

• Les institutions financières gèrent des données complexes pour des tâches telles que le contrôle du crédit, l'analyse des risques, la gestion des comptes et les approbations de prêts. Les outils d'apprentissage actif réduisent la complexité des données, accélèrent l'étiquetage des données et fournissent des prédictions en temps opportun pour ces tâches critiques.
• Les organisations de santé gèrent des données diversifiées, y compris les dossiers médicaux, les informations sur les patients et les résultats de laboratoire, pour des activités telles que la recherche et la distribution de médicaments. Les solutions d'apprentissage actif stockent, gèrent et récupèrent ces données de manière intelligente, garantissant des opérations fluides.
• Les cabinets juridiques bénéficient de l'apprentissage actif en catégorisant et en étiquetant les documents juridiques, ce qui optimise la révision des documents, la recherche juridique, la prise de décision et la rédaction, permettant une analyse de cas plus rapide et plus précise.
• Les agences gouvernementales utilisent des outils d'apprentissage actif pour concevoir des politiques, des cadres réglementaires, des initiatives électorales et des programmes de bien-être. Ces outils analysent les résultats des politiques passées pour informer de nouvelles directives.
• Les établissements d'enseignement utilisent l'apprentissage actif pour créer des programmes d'apprentissage en ligne, organiser des webinaires et fournir des retours instantanés, améliorant les environnements d'apprentissage et simplifiant les tâches administratives.
• Les entreprises de vente au détail et de fabrication appliquent l'apprentissage actif pour étiqueter les données de la chaîne d'approvisionnement, prévoir la demande et améliorer le contrôle de la qualité. Cela permet d'optimiser l'entreposage, de réduire les déchets et d'améliorer la satisfaction des clients.

Comment choisir les meilleurs outils d'apprentissage actif

Sélectionner le bon outil d'apprentissage actif pour votre projet nécessite une considération attentive de plusieurs facteurs mentionnés ci-dessous. Assurez-vous d'impliquer vos équipes de données et d'apprentissage automatique pour prendre une décision éclairée et efficace.

1. Définir les objectifs et les exigences : Ces outils sont bénéfiques uniquement s'il y a une compréhension claire des données commerciales et des besoins des data scientists. Identifiez le cas d'utilisation spécifique (par exemple, classification d'images, NLP ou détection d'anomalies) et assurez-vous que l'outil s'aligne avec vos types de données et la complexité des tâches.

2. Identifier les fonctionnalités clés :

• Compatibilité du modèle : Assurez-vous que l'outil s'intègre bien avec vos cadres de ML existants.
• Stratégies d'échantillonnage : Recherchez des méthodes courantes telles que l'échantillonnage d'incertitude, la requête par comité et l'échantillonnage basé sur le désaccord.
• Scalabilité : L'outil doit pouvoir gérer de grands ensembles de données et une complexité croissante sans compromettre les performances.
• Facilité d'utilisation : Considérez la rapidité avec laquelle votre équipe peut devenir compétente dans l'utilisation du logiciel.
• Support et documentation : Vérifiez la présence de tutoriels complets, de forums et d'un support réactif pour aider votre équipe.

3. Considérer le coût et la licence : Examinez les modèles de tarification et les options d'essai. Considérez l'équilibre entre le coût, les fonctionnalités et la scalabilité, tout en restant dans votre budget.

4. Tester et comparer : Utilisez des démonstrations pour tester les fonctionnalités, évaluer les performances sur vos ensembles de données et lire les avis des utilisateurs pour obtenir des informations supplémentaires.

5. Réaliser un pilote : Après avoir sélectionné un fournisseur, prenez une démonstration personnalisée pour expérimenter le logiciel de manière pratique. Cela aide à garantir un processus de prise de décision fluide.

6. Vérifications post-implémentation : Abonnez-vous au meilleur plan pour votre entreprise, et après l'implémentation, effectuez des tests de contrôle qualité en utilisant vos données. Assurez-vous que la plateforme maintient la scalabilité, l'efficacité et l'accès basé sur les rôles. À long terme, évaluez les performances globales et le retour sur investissement pour suivre la croissance de l'entreprise.

Qui utilise les outils d'apprentissage actif ?

Voici quelques types de professionnels qui peuvent utiliser des logiciels d'apprentissage actif.

• Les administrateurs informatiques utilisent des outils d'apprentissage actif pour optimiser l'infrastructure de données pour un entraînement et un déploiement de modèles sécurisés et efficaces. En analysant les modèles d'utilisation, ils peuvent détecter et répondre plus efficacement aux menaces de sécurité.
• Les data scientists appliquent l'apprentissage actif pour améliorer la précision des modèles et la vitesse de développement en se concentrant sur les points de données incertains, réduisant les coûts d'étiquetage et affinant les données les plus informatives pour l'entraînement.
• L'apprentissage actif aide les analystes de données à automatiser l'exploration des données, en se concentrant sur les points de données signalés qui sont critiques pour la prise de décision. Cette approche accélère l'analyse, améliore la précision et réduit le besoin de tri manuel.

Équipes clés bénéficiant de l'apprentissage actif :

• Les équipes d'apprentissage automatique supervisent l'ensemble du cycle du modèle de ML et développent des stratégies de prévision. Les outils d'apprentissage actif améliorent la qualité et la scalabilité des données, améliorant les résultats de prévision. Ils explorent également de nouvelles techniques, évaluent les algorithmes et intègrent l'apprentissage actif dans les pipelines existants.
• Les équipes d'opérations de données assurent la qualité des données et surveillent les performances des modèles pour éviter la dégradation. Ils utilisent l'apprentissage actif pour extraire des informations à partir des retours des clients et collaborent entre les départements pour améliorer la rétention et stimuler les améliorations des produits.

Tendances des outils d'apprentissage actif

À l'heure actuelle, le besoin d'algorithmes de ML hautement agiles capables de gérer et de stocker de grands volumes de données est en forte croissance. Voici comment les outils d'apprentissage actif peuvent contribuer à cette tendance.

• Alternative de stockage de données : L'archivage actif des données est apparu comme une solution de gestion des données plus intelligente. L'utilisateur peut déplacer les données inactives ou moins fréquemment utilisées vers des systèmes de stockage moins chers. Cela peut aider les utilisateurs à accéder à des données de qualité avec facilité et réduire les coûts de stockage des données. Les meilleurs outils d'apprentissage actif peuvent également aider à gérer et à récupérer le contenu des données, économisant ainsi sur l'entreposage de données et les investissements dans les logiciels de gestion de base de données .
• AI/MLOps pour l'automatisation de la gestion des systèmes de stockage : L'IA et les MLOps simplifient le stockage et la récupération des données en utilisant des bibliothèques logicielles et en automatisant l'accès, permettant aux modèles de travailler plus facilement avec les données. En utilisant des techniques d'analyse prédictive puissantes, ces outils peuvent repérer des problèmes potentiels tels que les pannes de stockage, les fuites de données et les pannes de système, gardant les données stockées en sécurité.

Recherché et écrit par Michael Pigott

Revu et édité par Jigmee Bhutia