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Trilha de estudo

Trilha Projetando Sistemas de Machine Learning: tudo o que estudar, tópico por tópico

Design de sistemas de ML de ponta a ponta baseado no livro de Chip Huyen: enquadramento do caso de uso, engenharia de dados, dados de treino, engenharia de features, desenvolvimento e avaliação offline de modelos, deployment, mudanças de distribuição e monitoramento, aprendizado contínuo, feature stores, plataformas de ML e IA responsável.

Resposta curta

Para aprender Projetando Sistemas de Machine Learning, percorra 6 módulos e 24 tópicos na ordem em que um apoia o próximo. Comece por Fundamentos de Sistemas de ML e siga para Dados de Treino e Engenharia de Features. Use o mapa como checklist, ou meça seu nível e estude só o que falta.

6
módulos
24
tópicos
55
min para avaliar

O que você vai estudar

Os tópicos estão agrupados por módulo. Abra um para ver os objetivos e os conceitos-chave.

1 · Fundamentos de Sistemas de ML4 tópicos
  • Decidindo Quando Usar ML

    Avaliar se um problema é adequado para ML: necessidade de padrões, disponibilidade de dados, escala, repetição e tolerância a erros.

    Objetivos

    • Judge whether a problem warrants an ML solution
    • Identify cases where a heuristic beats ML

    Conceitos-chave

    • patterns to learn
    • data availability
    • scale and repetition
    • cost of wrong predictions
    • ML vs simple heuristics
  • Enquadrando Problemas de ML

    Traduzir objetivos de negócio em objetivos de ML: classificação vs regressão, desacoplar objetivos e definir métricas.

    Objetivos

    • Map a business goal to a concrete ML task
    • Decouple competing objectives into separate models

    Conceitos-chave

    • business vs ML objectives
    • classification vs regression
    • objective decoupling
    • framing choices
    • metric selection
  • Fundamentos de Engenharia de Dados

    Fontes e formatos de dados, modelos de dados, OLTP vs OLAP e processos ETL/ELT que alimentam sistemas de ML.

    Objetivos

    • Choose appropriate data formats and storage for a workload
    • Distinguish transactional from analytical data systems

    Conceitos-chave

    • data sources
    • row vs columnar formats
    • OLTP vs OLAP
    • ETL vs ELT
    • structured vs unstructured data
  • Fundamentos de Dados de Treino

    Por que a qualidade dos dados de treino domina a qualidade do modelo, pensamento centrado em dados e armadilhas comuns.

    Objetivos

    • Explain why data quality drives model performance
    • Spot basic dataset quality problems

    Conceitos-chave

    • data-centric approach
    • garbage in garbage out
    • representativeness
    • data quality dimensions
    • label correctness
2 · Dados de Treino4 tópicos
  • Amostragem

    Amostragem não probabilística vs aleatória, estratificada, ponderada, por reservatório e por importância, e os vieses de cada uma.

    Objetivos

    • Select a sampling strategy that fits the data and constraints
    • Identify biases introduced by a sampling method

    Conceitos-chave

    • nonprobability sampling
    • stratified sampling
    • weighted sampling
    • reservoir sampling
    • sampling bias
  • Rotulagem

    Rótulos manuais, rótulos naturais, multiplicidade de rótulos, tamanho do ciclo de feedback e divergência entre anotadores.

    Objetivos

    • Distinguish natural labels from hand labels
    • Reason about feedback loop length for natural labels

    Conceitos-chave

    • hand vs natural labels
    • label multiplicity
    • feedback loop length
    • annotator disagreement
    • labeling cost
  • Supervisão Fraca e Semissupervisão

    Rotulagem programática com funções de rotulagem, aprendizado semissupervisionado, por transferência e ativo.

    Objetivos

    • Apply labeling functions to bootstrap labels at scale
    • Choose between weak, semi, transfer, and active learning

    Conceitos-chave

    • labeling functions
    • weak supervision
    • semi-supervised learning
    • transfer learning
    • active learning
  • Lidando com Desbalanceamento de Classes

    Reamostragem, aprendizado em duas fases, aprendizado sensível a custo e métricas que sobrevivem ao desbalanceamento.

    Objetivos

    • Select techniques to address class imbalance
    • Pick metrics robust to imbalanced data

    Conceitos-chave

    • class imbalance
    • resampling (SMOTE)
    • cost-sensitive learning
    • two-phase learning
    • F1/PR-AUC over accuracy
3 · Engenharia de Features2 tópicos
  • Operações de Engenharia de Features

    Valores ausentes, escalonamento, discretização, codificação de categóricas (incluindo hashing trick) e cruzamento de features.

    Objetivos

    • Apply standard feature transformations correctly
    • Encode categorical and crossed features

    Conceitos-chave

    • missing value imputation
    • scaling and normalization
    • discretization
    • categorical encoding / hashing trick
    • feature crossing
  • Vazamento de Dados

    Causas comuns de vazamento: escalonar antes do split, usar estatísticas do teste, vazamento de grupo e de geração de dados.

    Objetivos

    • Identify common sources of data leakage
    • Design pipelines that prevent leakage

    Conceitos-chave

    • train/test contamination
    • scaling before split
    • group leakage
    • time-based leakage
    • leakage detection
4 · Desenvolvimento e Avaliação de Modelos4 tópicos
  • Seleção e Desenvolvimento de Modelos

    Escolher entre algoritmos por tradeoffs, evitar viés de estado da arte e equilibrar complexidade com dados e latência.

    Objetivos

    • Select a model family given constraints
    • Avoid common model-selection traps

    Conceitos-chave

    • model selection tradeoffs
    • six tips for model selection
    • complexity vs data
    • non-functional requirements
    • avoiding SOTA bias
  • Baselines e Ensembles

    Estabelecer baselines significativos (aleatório, heurística, humano, solução existente) e ensembles via bagging, boosting e stacking.

    Objetivos

    • Define the right baselines for a problem
    • Choose an ensembling strategy and its costs

    Conceitos-chave

    • baseline types
    • bagging
    • boosting
    • stacking
    • ensemble tradeoffs
  • Métodos de Avaliação Offline

    Avaliar modelos antes do deploy com testes de perturbação, invariância, expectativa direcional e calibração.

    Objetivos

    • Design offline evaluation beyond aggregate metrics
    • Test model robustness before deployment

    Conceitos-chave

    • evaluation baselines
    • perturbation tests
    • invariance tests
    • directional expectation tests
    • robustness checks
  • Calibração e Avaliação por Fatias

    Calibração do modelo para probabilidades confiáveis e avaliação por fatias para detectar baixo desempenho em subgrupos.

    Objetivos

    • Calibrate model probabilities
    • Use slice-based evaluation to find weak segments

    Conceitos-chave

    • model calibration
    • slice-based evaluation
    • critical subgroups
    • Simpson's paradox
    • hidden underperformance
5 · Deployment de Modelos3 tópicos
  • Predição em Lote vs Online

    Predição em lote (assíncrona) vs online (síncrona), o papel das features de streaming e unificação de pipelines.

    Objetivos

    • Choose batch vs online prediction for a use case
    • Reason about streaming features and latency

    Conceitos-chave

    • batch prediction
    • online prediction
    • batch vs streaming features
    • request-driven vs streaming
    • pipeline unification
  • Deployment Edge vs Nuvem

    Tradeoffs entre nuvem e edge: latência, conectividade, custo, privacidade e hardware necessário em dispositivos.

    Objetivos

    • Decide between edge and cloud deployment
    • Weigh latency, cost, and privacy tradeoffs

    Conceitos-chave

    • cloud vs edge
    • latency and connectivity
    • cost and privacy tradeoffs
    • on-device inference
    • hardware constraints
  • Compressão e Otimização de Modelos

    Reduzir tamanho e latência com fatoração de baixo posto, destilação de conhecimento, poda e quantização.

    Objetivos

    • Apply compression techniques to shrink a model
    • Trade accuracy against latency and size

    Conceitos-chave

    • low-rank factorization
    • knowledge distillation
    • pruning
    • quantization
    • inference latency
6 · ML em Produção7 tópicos
  • Mudanças de Distribuição

    Drift de covariável, de rótulo e de conceito, por que modelos degradam em produção e como detectar e tratar cada tipo.

    Objetivos

    • Distinguish covariate, label, and concept drift
    • Detect and respond to distribution shifts

    Conceitos-chave

    • covariate shift
    • label shift
    • concept drift
    • edge cases vs outliers
    • drift detection
  • Monitoramento e Observabilidade

    Monitorar métricas operacionais e específicas de ML (acurácia, predições, features, entradas brutas) e observabilidade.

    Objetivos

    • Choose what to monitor for an ML system
    • Design observability that surfaces degradation

    Conceitos-chave

    • operational vs ML metrics
    • prediction monitoring
    • feature monitoring
    • raw input monitoring
    • observability
  • Aprendizado Contínuo

    Treino sem estado vs com estado (incremental), frequência de retreino, os quatro estágios e desafios de manter modelos atualizados.

    Objetivos

    • Design a continual learning strategy
    • Decide retraining cadence from freshness value

    Conceitos-chave

    • stateless vs stateful training
    • retraining frequency
    • value of data freshness
    • four stages of continual learning
    • model iteration vs data iteration
  • Teste em Produção

    Avaliar modelos com tráfego real via shadow deployment, testes A/B, canary, experimentos intercalados e bandits.

    Objetivos

    • Select a test-in-production strategy and its risks
    • Use bandits to balance exploration and exploitation

    Conceitos-chave

    • shadow deployment
    • A/B testing
    • canary release
    • interleaving experiments
    • contextual bandits
  • Feature Stores

    Gestão e reuso de features e consistência entre treino e serving, reduzindo o skew entre treino e produção.

    Objetivos

    • Explain the role of a feature store
    • Prevent train-serve skew with consistent features

    Conceitos-chave

    • feature management
    • feature reuse
    • train-serve consistency
    • online vs offline store
    • point-in-time correctness
  • Plataforma e Infraestrutura de ML

    Componentes de uma plataforma de ML: deploy de modelos, serving, metadados e decisões de construir vs comprar.

    Objetivos

    • Describe the components of an ML platform
    • Make build-vs-buy infrastructure decisions

    Conceitos-chave

    • model deployment service
    • model store
    • ML metadata management
    • dev environment
    • build vs buy
  • IA Responsável

    Fontes de dano como dados e design enviesados, framework de IA responsável, transparência e tradeoffs como privacidade vs acurácia.

    Objetivos

    • Identify sources of harm in an ML system
    • Apply a responsible AI framework to design choices

    Conceitos-chave

    • sources of ML bias
    • fairness
    • model transparency
    • privacy vs accuracy tradeoffs
    • responsible AI framework

Níveis: Júnior, Pleno, Sênior e Especialista

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Perguntas frequentes

Por onde começar a estudar Projetando Sistemas de Machine Learning?

Comece por Fundamentos de Sistemas de ML: Decidindo Quando Usar ML, Enquadrando Problemas de ML e Fundamentos de Engenharia de Dados. O mapa ordena os tópicos pelo que depende de quê, então cada um prepara o seguinte.

Quanto tempo leva uma avaliação completa de Projetando Sistemas de Machine Learning?

Uma avaliação completa desta trilha leva cerca de 55 minutos. O tempo de estudo depende de onde você começa; o diagnóstico mostra quais tópicos você pode pular.

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Não. O mapa, os objetivos e os conceitos-chave são abertos. A conta só é necessária para ser medido, ver seu gap por tópico e receber um plano.