Наука о данных. Базовый курс

С 2001 г. концепция науки о данных значительно расширилась и вышла за пределы модификаций статистики. Например, в последние 10 лет наблюдается колоссальный рост объема данных, генерируемых онлайн-активностью (интернет-магазинами, социальными сетями или развлечениями). Чтобы собрать эту информацию (порой неструктурированную) из внешних веб-источников, подготовить и очистить ее для использования в проектах по анализу данных, специалистам по данным требуются навыки программирования и взлома. Кроме того, появление больших данных означает, что специалист по данным должен уметь работать с такими технологиями, как Hadoop. Фактически сегодня понятие «специалист по данным» стало настолько широким, что вызвало настоящие дебаты о том, как определить его роль и требуемые опыт и навыки^{4}. Тем не менее можно перечислить их, опираясь на мнение большинства людей, как это сделано на рис. 1. Одному человеку трудно овладеть всем перечисленным, и большинство специалистов по данным действительно обладают глубокими знаниями и реальным опытом только в некоторых из этих областей. При этом важно понимать и осознавать вклад каждой из них в проекты по обработке данных.

Специалист по данным должен иметь экспертный опыт в предметной сфере. Большинство проектов начинаются с реальной проблемы и необходимости разработать ее решения. Специалист по данным должен понимать и проблему, и то, как ее решение могло бы вписаться в организационные процессы. Этот экспертный опыт направляет специалиста при поиске оптимального решения. Он также позволяет конструктивно взаимодействовать с отраслевыми экспертами, чтобы докопаться до самой сути проблемы. Кроме того, специалист по данным может использовать его в работе над аналогичными проектами в той же или смежной областях и быстро определять их фокус и охват.

В центре всех проектов науки о данных находятся сами данные. Однако тот факт, что организация имеет доступ к данным, не означает, что у нее есть формальное или этическое право на их использование. В большинстве юрисдикций существует антидискриминационное законодательство и законы о защите персональных данных. Специалист по данным должен знать и понимать эти правила, а также (в более широком смысле) понимать этические последствия своей работы, если хочет использовать данные на законных основаниях и надлежащим образом. Мы вернемся к этой теме в главе 7, где обсудим правовые нормы и этические вопросы, связанные с наукой о данных.

В большинстве организаций значительная часть данных поступает из баз, размещенных внутри самой организации. Но по мере роста архитектуры данных проекты начнут получать их из множества других источников, в том числе из источников больших данных. Данные в этих источниках могут существовать в различных форматах, но, как правило, представляют собой базы на основе реляционной модели, NoSQL или Hadoop. Эти данные должны быть интегрированы, очищены, преобразованы, нормализованы и т. д. Такие задачи могут называться по-разному, например: ETL (извлечение, преобразование, загрузка), подготовка, слияние, уплотнение данных и др. Результаты обработки должны храниться и управляться, как и исходные данные. Для этого также используют базы, чтобы результаты можно было легко распределить между частями организации или обеспечить им совместный доступ. Следовательно, специалист по данным должен обладать навыками взаимодействия с базами данных и обработки содержащейся в них информации.

Понятие «компьютерные науки» используется здесь для обозначения целого ряда навыков и инструментов, которые позволяют специалисту работать с большими данными и преобразовывать их в новую значимую информацию. Высокопроизводительные вычисления (HPC) предполагают агрегацию вычислительных мощностей для достижения большей производительности, чем может дать автономный компьютер. Многие проекты имеют дело с очень большими наборами данных и/или алгоритмами машинного обучения, которые требуют дорогостоящих вычислений. В таких ситуациях важно иметь навыки доступа к ресурсам HPC и их использования. Помимо HPC, мы уже упоминали о задачах сбора, очистки и интегрирования веб-данных, стоящих перед специалистом. Сюда же входит умение обрабатывать неструктурированный текст и изображения. Кроме того, неплохо, если специалист по данным способен сам написать приложение для выполнения конкретной задачи или изменить существующее, чтобы настроить его под конкретные данные и сферу деятельности. Наконец, необходима компьютерная грамотность, чтобы понимать и разрабатывать модели машинного обучения и интегрировать их в производственные, аналитические или внутренние приложения организации.