Data Science plays an essential role in many organizations and industries to become data-driven in their decision-making and workflow, as models can provide relevant input in areas such as social media, the stock market, and manufacturing industries. To train models of quality, data preparation methods such as feature extraction are used to extract relevant features. However, global features are often ignored when feature extraction is performed on time-series datasets. This thesis aims to investigate how state-of-the-art tools and methods in data preparation and analytics can be used to extract global features and evaluate if such data could improve the performance of ML models. Global features refer to information that summarizes a full dataset such as the mean and median values from a numeric dataset. They could be used as inputs to make models understand the dataset and generalize better towards new data. The thesis went through a literature study to analyze feature extraction methods, time-series data, the definition of global features, and their benefits in bioprocessing. An effort was conducted to analyze and extract global features using tools and methods for data manipulation and feature extraction. The data used in the study consists of bioprocessing measurements of E. Coli cell growth as time-series data. The global features were evaluated through a performance comparison between models trained on a combined set of the dataset and global features, and models trained only on the full dataset. The study presents a method to extract global features with open-source tools and libraries, namely the Python language and the Numpy, Pandas, Matplot, and Scikit libraries. The quality of the global features depends on the experience in data science, data structure complexity, and domain area knowledge. The results show that the best models, trained on the dataset and global features combined, perform on average 15-18% better than models trained only on the dataset. The performance depends on the type and the number of global features combined with the dataset. Global features could be useful in manufacturing industries such as pharmaceutical and chemical, by helping models predict the inputs that lead to the desired trends and output. This could help promote sustainable production in various industries. / Datavetenskap spelar en stor roll inom många organsationer och industrier för att bli data-drivna inom beslutsfattande och arbetsflöde, varav maskininlärningsmodeller kan ge relevanta förslag inom områden som social media, aktiemarknaden samt tillverkningsindustrin. För att träna kvalitativa modeller används dataförberedande verktyg som funktionsextraktion för att utvinna relevanta egenskaper från data. Dock tar man ej hänsyn till globala egenskaper när funktionsextraktion utförs på tidsserie data. Denna examensarbete undersöker hur nuvarande verktyg inom dataförberededning och analys can användas för att utvinna global funktioner och utvärderar om sådan data kan förbättra prestandan hos maskinlärningsmodeller. Globla funktioner beskriver information som sammanfattar hel data, till exempel medelvärdet och medianen. De kan användas som indata för att få modeller förstå data och generalizera bättre mot ny data. Först utfördes en litteraturstudie inom metoder för funktionsextraktion, tidsserie data, definition av globala egenskaper samt möjligheter inom bioutvinning. Därefter utfördes en analys och utvinning av globala egenskaper med verktyg och metoder för data manipulation och funktionsutvinning. Den data som användes i arbetet består av mätningar från bioutvinning av E. Coli bakterier i form av tidsserie data. De globala funktionerna utvärderades genom en jämnförelse mellan modeller tränade på kombination av hel data och globala funktioner, och modeller tränade enbart på hel data. Studien presenterar en metod för att extrahera globala funktioner med öppet tillgänglig verktyg och bibliotek, som Python språket och Numpy, Pandas, Matplot och Scikit bibloteken. Kvaliteten på de globala funktionerna baseras på erfarenheten inom datavetenskap, datas komplexitet samt förståelse för domänområdet. Resultat visar att de bästa modellerna, tränade på data och globala funktioner, presterar i genomsnitt 15-18% bättre än modeller som tränats enbart på hel data. Prestandan detta beror på typen och antalet globala funktioner som kobineras med ursprungliga datat. Globala funktioner kan vara till nytta inom tillverkningsindustrier som farmaceutisk eller kemiska, genom att hjälpa modeller att förutsäga ingångsparametrar som leder till önskad produktion. Detta kan bidra till en hållbar produktion imon flera industrier.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-335000 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Tesfay, Abyel |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:446 |
Page generated in 0.0018 seconds