A importância da prática de MLOps para o sucesso em Machine Learning

A adoção de machine learning (ML) tem crescido exponencialmente nas empresas ao redor do mundo. No entanto, a maioria dos projetos de ML enfrenta um grande obstáculo: eles não chegam à produção. Este fato levanta uma questão crucial sobre como as empresas podem extrair valor real de suas iniciativas em ML: a resposta está na prática de MLOps (Machine Learning Operations).

O desafio dos projetos de machine learning

Um dos principais desafios enfrentados pelas empresas é que a maioria dos projetos de machine learning não consegue avançar para a fase de produção, ou seja, para a implementação efetiva do modelo no sistema da corporação (também conhecido como fase de deploy). Estudos apontam que só 13% dos projetos se tornam produtivos de fato (Colocar fonte). Isso ocorre devido a diversos fatores, entre eles, a complexidade dos modelos, a falta de infraestrutura adequada e a ausência de uma integração efetiva entre ciência de dados e operações de TI, o que acaba tornando a área de ciência de dados um ótimo ponto focal para experimentação e testes, mas pouco eficiente quando o assunto é implementação em si.

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O caráter experimental da ciência de dados nas empresas

A prática da ciência de dados nas empresas ainda é vista como algo experimental. Muitas vezes os cientistas de dados trabalham isoladamente, desenvolvendo modelos em um ambiente de laboratório que não reflete a realidade operacional da empresa. Isso frequentemente resulta em modelagens ultra focadas na performance de métricas estatísticas (acurácia), porém desconectadas de elementos práticos como custos ou latência (tempo de resposta do modelo). Essa desconexão resulta em dificuldades na implementação e na escalabilidade dos modelos de ML.

Aprendizado com as práticas de DevOps

Para superar esses desafios, é essencial que os times de cientistas de dados aprendam com os times de engenharia de software, adotando práticas que aumentaram a produtividade e a eficiência: o DevOps. O DevOps, em desenvolvimento e operações, transformou a maneira como o software é desenvolvido, testado e implantado. De forma similar, o MLOps propõe a integração contínua e a entrega contínua de modelos de machine learning.

A necessidade de monitoramento contínuo

Uma vez que um modelo de ML entra em produção, ele precisa ser monitorado constantemente. As condições do mundo real mudam, e os modelos precisam ser

ajustados para continuar entregando valor. Sem um monitoramento contínuo, os modelos podem se degradar, levando a decisões de negócios erradas e perda de valor.

Extraindo valor real para o negócio

Para realmente extrair valor das iniciativas de machine learning, as empresas precisam adotar a prática de MLOps. Isso envolve não apenas a integração e a entrega contínua de modelos, mas também a colaboração entre cientistas de dados e engenheiros de software: testes unitários para validação da entrada de dados, automação de processos manuais e o monitoramento contínuo dos modelos em produção são algumas das boas práticas a serem adotadas.

Como começar uma estratégia de MLOps na empresa

Implementar uma estratégia de MLOps na sua empresa pode parecer uma tarefa desafiadora, mas seguindo alguns passos fundamentais, é possível estruturar um processo eficiente e produtivo. Abaixo, detalhamos as principais etapas para iniciar uma estratégia de MLOps:

1. Escolha de ferramentas para ajudar na estratégia de MLOps

A primeira etapa é selecionar as ferramentas adequadas para suportar a estratégia de MLOps. Algumas das opções populares incluem MLFlow, Azure Machine Learning, Kubeflow e Amazon SageMaker. Essas ferramentas ajudam na gestão de experimentos, no rastreamento de modelos, na orquestração de pipelines e na automação de deploy.

2. Crie uma estratégia de versionamento com GIT

O versionamento é crucial para a rastreabilidade e a gestão de mudanças. Utilize GIT para versionar o código dos modelos, scripts de pré-processamento de dados e notebooks. Isso garante que todas as alterações sejam documentadas e que seja possível retornar a versões anteriores quando necessário.

3. Crie um ambiente padrão para deploy de modelos

Estabeleça um ambiente padrão para o deploy de modelos de machine learning. O uso de containers, como Docker, é altamente recomendável, pois permite a criação de ambientes isolados e replicáveis. Defina imagens base que incluam todas as dependências necessárias para a execução dos modelos.

4. Crie uma esteira de CI/CD de modelos

Automatize o processo de integração contínua (CI) e entrega contínua (CD) para modelos de machine learning. Configure pipelines que realizem testes automáticos, validação e deploy de modelos. Ferramentas como Jenkins, GitLab CI/CD e Azure DevOps são opções populares para essa automação.

5. Crie uma forma de monitorar os modelos em produção

O monitoramento contínuo dos modelos em produção é essencial para garantir que eles continuem entregando valor. Implemente ferramentas de monitoramento que possam rastrear métricas de desempenho, detectar desvios de comportamento e alertar sobre a necessidade de re-treinamento dos modelos. Prometheus e Grafana são exemplos de ferramentas que podem ser utilizadas para essa finalidade.

6. Crie um feature store

Um feature store centraliza o armazenamento e a gestão das features (variáveis) utilizadas nos modelos de machine learning. Isso facilita o reuso de features, a consistência entre ambientes de desenvolvimento e produção e a rastreabilidade das features utilizadas nos modelos.

7. Crie versionamento dos dados e reprodutibilidade de modelo

Assim como o código, os dados utilizados para treinar os modelos também precisam ser versionados. Isso garante a reprodutibilidade dos experimentos e a capacidade de auditar os modelos. Utilize ferramentas que suportem o versionamento de dados, como DVC (Data Version Control) ou Delta Lake.

O MLOps é essencial para transformar a ciência de dados de uma prática experimental para uma operação produtiva e eficiente. Ao adotar MLOps, as empresas podem garantir que seus projetos de machine learning sejam implementados com sucesso, monitorados de forma eficaz e continuamente ajustados para entregar o máximo valor possível. É hora das empresas levarem a sério a prática de MLOps para alcançar sucesso em suas iniciativas de machine learning e gerar impacto real nos negócios.