Giáo án điện tử Khoa học máy tính 12 chân trời Bài F15: Khoa học dữ liệu

XIN CHÀO CÁC EM!

CHÀO MỪNG CÁC EM

QUAY LẠI VỚI BÀI HỌC!

KHỞI ĐỘNG

Theo em, nhà trường thường thu thập, lưu trữ và xử lí những dữ liệu nào về học sinh?

Nhà trường thường thu thập, lưu trữ và xử lý những dữ liệu về học sinh như: họ tên, ngày tháng năm sinh, giới tính, địa chỉ, thông tin gia đình…

BÀI F15. KHOA HỌC DỮ LIỆU

NỘI DUNG BÀI HỌC

Giới thiệu và mục tiêu của Khoa học dữ liệu

01

Một số thành tựu của Khoa học dữ liệu

02

01

GIỚI THIỆU VÀ MỤC TIÊU

CỦA KHOA HỌC DỮ LIỆU

Đọc thông tin và trả lời các câu hỏi sau đây:

• Ngày nay, dữ liệu được thu thập và phát sinh như thế nào?
• Khoa học dữ liệu là gì?
• Khoa học dữ liệu có liên liên quan đến những lĩnh vực nào?
• Mục tiêu cụ thể của Khoa học dữ liệu là gì?

DỮ LIỆU

Được thu thập và phát sinh từ nhiều lĩnh vực.

Ngày càng gia tăng về số lượng và độ phức tạp của chúng.

Tầm quan trọng của Khoa học dữ liệu (data science) với mục đích tạo ra giá trị từ dữ liệu.

DATA SCIENCE

Khoa học dữ liệu là lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng các phương pháp để thu thập, xử lí, phân tích dữ liệu.

Kiến thức nghiệp vụ

Thống kê

Xử lí dữ liệu

Khoa học dữ liệu

Học máy

Toán học

Khoa học máy tính

Hình 1. Mối quan hệ giữa khoa học dữ liệu và các lĩnh vực liên quan

CÁC LĨNH VỰC LIÊN QUAN

Khoa học dữ liệu ứng dụng các kĩ thuật từ nhiều lĩnh vực khác nhau như Toán học, Thống kê, Khoa học máy tính, Trí tuệ nhân tạo, Học máy,… để khám phá tri thức, trích xuất thông tin hữu ích từ dữ liệu.

MỤC TIÊU

Khám phá tri thức

Hiểu rõ hơn về dữ liệu

Rút trích tri thức từ dữ liệu

Khai phá luật kết hợp (association rule mining).

Gom cụm (clustering).

Phát hiện ngoại lệ (outlier detection).

Giảm chiều dữ liệu (dimensionality reduction).

Khám phá tri thức để hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa dữ liệu, các phương pháp điều trị và kết quả điều trị của bệnh nhân.

Ví dụ

Phân tích

dữ liệu

Trích xuất thông tin và hiểu rõ dữ liệu

Đưa ra hành động, quyết định hợp lí

Giúp khám phá các đặc điểm, thuộc tính, ý nghĩa và quan hệ giữa các thành phần

dữ liệu.

Phân tích dữ liệu doanh số bán hàng theo thời gian giúp xác định được xu hướng và chu kì, từ đó có thể điều chỉnh số lượng hay loại mặt hàng cần kinh doanh phù hợp.

Ví dụ

Tối ưu hoá quyết định

Ví dụ

Nhằm làm cho quyết định trở nên hiệu quả và có ảnh hưởng tích cực đối với mục tiêu cụ thể.

Việc kết hợp với mô hình học máy, thuật toán tối ưu hoá giúp đưa ra các quyết định hợp lí.

Phân tích dữ liệu phản hồi từ khách hàng

Đưa ra quyết định tiếp thị hay chiến lược bán hàng hợp lí.

Trực quan hoá dữ liệu

Biểu diễn dữ liệu thông qua đồ hoạ, biểu đồ và hình ảnh để hiểu rõ hơn về các mẫu, xu hướng và quan hệ trong dữ liệu.

Hiểu rõ hơn về tính chất, phân bố mức độ phân tán và sự tương quan giữa các thuộc tính của dữ liệu phân tích.

Có thể sử dụng các công cụ trực quan hoá dữ liệu như biểu đồ, biểu đồ cột hay biểu đồ tương quan để hiển thị thông tin một cách rõ ràng.

Hoạt động làm SGK tr.149:

Hãy thảo luận với bạn và cho biết:

• Sơ lược về (khái niệm) Khoa học dữ liệu.
• Mục tiêu cụ thể của Khoa học dữ liệu.

a) Sơ lược về (khái niệm) Khoa học dữ liệu.

Khoa học dữ liệu nghiên cứu ứng dụng các phương pháp và kĩ thuật từ nhiều lĩnh vực khác nhau như Toán học, Thống kê, Khoa học máy tính, Trí tuệ nhân tạo, Học máy,… để tạo ra thông tin từ dữ liệu.

b) Mục tiêu cụ thể của Khoa học dữ liệu.

Mục tiêu:

• Khám phá tri thức.
• Phân tích dữ liệu.
• Tối ưu hoá quyết định.
• Trực quan hoá dữ liệu.
• Hỗ trợ giải quyết vấn đề.

GHI NHỚ

• Khoa học dữ liệu nghiên cứu ứng dụng các phương pháp và kĩ thuật từ nhiều lĩnh vực khác nhau như Toán học, Thống kê, Khoa học máy tính, Trí tuệ nhân tạo, Học máy,… để tạo ra thông tin từ dữ liệu.
• Mục tiêu chính của Khoa học dữ liệu là phân tích, khám phá thông tin, trực quan hoá dữ liệu, tối ưu hoá quyết định nhằm tạo ra tri thức và hỗ trợ giải quyết vấn đề.

02

MỘT SỐ THÀNH TỰU

CỦA KHOA HỌC DỮ LIỆU

Em hãy tìm hiểu và trình bày một số thành tựu của Khoa học dữ liệu.

• Các thành tựu của Khoa học dữ liệu thường gắn liền với thành tựu của Trí tuệ nhân tạo, Học máy,... trong việc giải quyết các bài toán có khối lượng dữ liệu lớn.
• Ngành Khoa học dữ liệu không chỉ làm việc với “số lượng lớn” dữ liệu mà còn nghiên cứu, phát triển công nghệ về việc lưu trữ và xử lí dữ liệu, cách dữ liệu được phân tích, khai phá và trực quan hoá.

Số thành tựu nổi bật của Khoa học dữ liệu

a) Khám phá tri thức và nâng cao năng lực ra quyết định

Khoa học dữ liệu đã giúp tạo ra các phát hiện mới và tri thức từ dữ liệu.

Tạo ra các mô hình mở ra khả năng khám phá tri thức từ nhiều nguồn dữ liệu.

Khả năng dự đoán, dự báo xu hướng và sự kiện trong tương lai từ dữ liệu hiện tại.

Nâng cao năng lực ra quyết định

Các ứng dụng như SAS của SAS Institute, SPSS Modeler của IBM thường được các tổ chức tài chính và ngân hàng sử dụng.

SPSS Modeler

Ví dụ

phân tích, khai phá dữ liệu về các giao dịch để đưa ra các quyết định liên quan đến lãi suất, phát hiện rủi ro.

b) Tự động hoá

Tự động hóa

Tự động hoá các tác vụ lặp đi lặp lại.

Giúp phân tích và tối ưu hóa điều kiện trong trồng trọt và chăn nuôi.

Amazon Robotic Drive Units (RDU)

Ví dụ: Robot thông minh Amazon Robotic Drive Units (RDU) được tích hợp để vận chuyển hàng hoá và sắp xếp các sản phẩm trong kho

c) Cá nhân hóa dịch vụ

khai các phương pháp cá nhân hoá, từ việc hiểu biết rõ người dùng.

Tạo ra trải nghiệm cá nhân hoá trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Ví dụ:

• Netflix, YouTube có thể đề xuất nội dung phù hợp với sở thích và lịch sử xem của người dùng.
• Amazon, Ebay,... sử dụng dữ liệu lịch sử mua sắm và đánh giá của người dùng để đề xuất sản phẩm hay chương trình giảm giá phù hợp

Netflix dùng thuật toán để đề xuất nội dung phù hợp với sở thích và lịch sử xem của người dùng.

d) Dự đoán

Khoa học dữ liệu đóng vai trò quan trọng trong phát triển các mô hình học máy có dùng trong phân loại và dự đoán.

Ví dụ: Các mô hình học máy sử dụng dữ liệu y tế, hình ảnh y khoa để hỗ trợ chẩn đoán, phân tích xu hướng bệnh, dự đoán tình trạng sức khoẻ cá nhân.

IBM Watson for Oncology

Hoạt động làm SGK tr.150: Em hãy giới thiệu một vài thành tựu chính của Khoa học dữ liệu.

THÀNH TỰU CHÍNH

--------------- Còn tiếp ---------------