Machine Learning · Insper

Análise Exploratória de Dados

Abordagem avançada

Quando o primeiro olhar engana e como perceber isso antes de um modelo?

O caminho desta parte

  1. Achar a redundânciaatributos que dizem a mesma coisa; colunas vazadas
  2. Condicionar numa terceira variávelcorrelação não é causalidade; paradoxo de Simpson
  3. Julgar os valores estranhosregras que discordam; erro ou raro mas real
  4. Encarar o tetovalores truncados, alvos censurados
Cada etapa responde a uma pergunta: duas colunas dizem a mesma coisa? → a correlação sobrevive a uma terceira variável? → um valor sinalizado é erro? → o que um teto faz com um modelo?
Etapa 1 · duas colunas dizem a mesma coisa?

Atributos redundantes

  • As quatro contagens (cômodos, quartos, população, domicílios) se correlacionam entre 0,86 e 0,98: todas medem o tamanho do distrito.
  • Iris: comprimento e largura da pétala, \(r = 0{,}963\).
  • Não é um erro, mas vale registrar: modelos lineares ficam com coeficientes instáveis; a redução de dimensionalidade explora isso; para as contagens, divida pelo tamanho.
Um atributo suspeitamente bom em prever o alvo pode ser o alvo disfarçado: uma coluna vazada. Se um modelo depois sair perfeito, desconfie primeiro disso.
Etapa 2 · a correlação sobrevive a uma terceira variável?

Correlação não é causalidade

  • Renda e valor do imóvel: \(r = 0{,}69\). Aumentar a renda de um distrito não aumenta os preços nem o contrário.
  • As duas respondem a uma terceira coisa: a demanda por morar ali (empregos, litoral, escolas).
  • Vendas de sorvete e afogamentos se correlacionam por causa do verão.
Sempre que ler uma correlação, pergunte que terceira variável poderia estar movendo as duas.

O paradoxo de Simpson: cálculos renais

taxa de sucessotratamento Atratamento B
cálculos pequenos0,9310,867
cálculos grandes0,7300,688
Preveja. A vence nos cálculos pequenos e nos grandes. A vence no total?

No total: A 0,780, B 0,826. A perde: \(273/350\) para A.

A foi dado sobretudo a cálculos grandes (263 de 350), mais difíceis de tratar. O tamanho do cálculo é um confundidor: influencia a escolha do tratamento e o sucesso.

A mesma armadilha nos dados de imóveis

No total r = -0,26 entre a fração de quartos e o valor; dentro das faixas de renda Q1 a Q4 a inclinação é positiva

Fração dos cômodos que são quartos vs valor:

no total \(r = -0{,}256\); dentro das faixas de renda Q1–Q4, +0,24 a +0,42.

A renda move as duas (\(r = -0{,}616\) com a fração de quartos).

Uma correlação nos dados agregados é uma hipótese, não um achado: condicione nas terceiras variáveis óbvias.
Etapa 3 · um valor sinalizado é erro?

Em dados reais as regras discordam

population, IQR

1.196

population, \(|z| > 3\)

342

log(population), IQR

847

Uma cauda longa à direita põe muitos distritos grandes e comuns além das cercas de 1,5 IQR (amplitude interquartil: \(Q_3 - Q_1\)).

As regras só marcam candidatos; não dizem o que fazer.

Erro ou raro-mas-real?

  • age = 190 numa tabela de clientes: erro de digitação → corrija ou marque como faltante.
  • O salário de 26 do dono: real → mantenha; prefira estatísticas robustas (mediana, quantis, log).
  • No meio: valores corretos que significam outra coisa.
Distrito típico: 2,82 pessoas por domicílio. Um distrito: 7.460 pessoas em 6 domicílios, 19 cômodos. Nenhuma família faz isso; uma instituição (presídio, base militar, alojamento) faz. Os números provavelmente estão certos; o significado muda.
Etapa 4 · o que um teto faz com um modelo?

Valores truncados (censurados)

valor em 500.001

965
4,7% dos distritos

idade em 52

1.273
6,2%

renda em 15,0001

49
0,2%

Top-coding: 500.001 quer dizer "pelo menos 500.000"; o valor verdadeiro se perdeu. Os distritos no teto não são aleatórios: renda média 7,83 contra 3,87 no total.

Um modelo treinado neles subestima os distritos caros. Manter e documentar, remover e restringir o modelo ou usar um modelo para dados censurados. A opção indefensável: não perceber.

Como achar um teto e o que ele faz

histograma

um pico na borda, mais alto que os vizinhos (com bins suficientes)

gráfico de dispersão

uma linha horizontal: 965 distritos em 500.001

o máximo

compartilhado exatamente por muitas linhas: 1.273 distritos com idade 52

  • Um modelo treinado nesses valores aprende que nenhum distrito vale mais que cerca de 500.000.
  • As relações achatam no topo: renda contra valor parece se nivelar depois de uma renda de cerca de 8, em parte por causa do teto.
Preveja. Um modelo treinado com esse alvo vai errar mais nos distritos baratos ou nos caros?

Resumo

sintomao que está acontecendoo que fazer
dois atributos com \(|r|\) acima de 0,9medem a mesma coisafique com um ou faça uma razão
um atributo quase perfeito em prever o alvotalvez o alvo disfarçadodescubra como foi produzido
uma correlação que troca de sinal nos gruposuma terceira variável move as duasreporte dentro dos grupos
a regra do IQR sinaliza milhares de linhasuma cauda longa, não errosolhe as linhas; tente um log ou uma razão
muitas linhas compartilham exatamente o máximoa coluna tem tetodocumente; declare a faixa que o modelo cobre
Próxima: Pré-processamento de Dados, agir sobre os problemas que a análise exploratória de dados (EDA) encontrou.
Lab avançado · cerca de 30 min, em duplas

Do mapa à ficha dos dados, passos 8 a 11

  • Mesmo notebook, mesma sessão: continue do passo 8.
  • O mapa (latitude contra valor, faixa por faixa) → contagens e razões → outliers e distritos estranhos → a ficha dos dados escrita: fatos, problemas a corrigir, hipóteses a testar.
  • Em cada passo, responda o Preveja antes de rodar.
  • Simulações: dê uma direção à localização (passo 8) e limpe todas as colunas com a regra do IQR (passo 10).

Ritmo: passo 8 e a primeira simulação em 10 min; passo 9 em 5 min; passo 10 e a segunda simulação em 10 min; passo 11 em 5 min.