敏捷數(shù)據(jù)科學(xué)的宣言

作者：車品覺

十年來，我個人一直從事敏捷數(shù)據(jù)科學(xué)（分析應(yīng)用的迭代和進化式開發(fā)），起初我還不知道該怎么稱呼它。作為一名工程師獨自工作的時候，迭代和進化我打造的分析軟件是再自然不過的事。加入一支團隊后，我原以為也是這樣。但實際上并非如此。

我還是網(wǎng)站開發(fā)人員的時候，就接觸過敏捷方法，所以走上作為數(shù)據(jù)科學(xué)家的第一個工作崗位時，我吃驚地發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)科學(xué)并不敏捷。上任后的最初幾周里，我擬定了一個預(yù)測系統(tǒng)的規(guī)格說明，然后交給其他人，后者需要六個月時間進行開發(fā)，然后交付使用。這違背了我對軟件開發(fā)過程所知的一切，但鑒于那個系統(tǒng)的規(guī)模和大數(shù)據(jù)工具的狀況，這個過程是必要的。該項目差點失敗，在最后時刻才化險為夷。那段時間，我睡眠嚴重不足，學(xué)到了一些重要的教訓(xùn)。

我不想再經(jīng)歷一次。于是，我試圖讓數(shù)據(jù)科學(xué)變得敏捷，取得了不同程度的成功。當我開始把敏捷軟件開發(fā)的方法應(yīng)用于數(shù)據(jù)科學(xué)時，我發(fā)現(xiàn)了一個模式。困難之處不在于具體實現(xiàn)，而在于處理數(shù)據(jù)（不止是軟件）時思考敏捷機會。

在多家公司工作的經(jīng)歷使我的想法逐漸成形，“敏捷數(shù)據(jù)科學(xué)宣言”就此誕生。宣言專注于如何思考，而不是該做什么。看板或Scrum的特性也適用于數(shù)據(jù)科學(xué)，前提是開發(fā)團隊動態(tài)地思考數(shù)據(jù)探索過程中出現(xiàn)的機會。約翰·阿克雷德（John Akred）在敏捷數(shù)據(jù)科學(xué)的具體實現(xiàn)方面做了很有意義的研究，但就如何追蹤工作而言，我有自己的一些看法。關(guān)鍵是要以積極和動態(tài)的方式看待數(shù)據(jù)科學(xué)。

敏捷數(shù)據(jù)科學(xué)宣言

迭代，迭代，迭代

經(jīng)過連續(xù)幾十次的查詢才會得出見解，別指望一上手就能有所發(fā)現(xiàn)。數(shù)據(jù)表必須經(jīng)過分析、格式化、分類、集合和總結(jié)，才能被理解。通常要到第三次或者第四次嘗試才能得出具有深刻見解的圖表，而不會是第一次。建立準確的預(yù)測模型需要經(jīng)過特征工程和超參數(shù)調(diào)節(jié)的很多次迭代。在數(shù)據(jù)科學(xué)中，迭代是洞見獲取、可視化和產(chǎn)品化的基本要素。要構(gòu)建產(chǎn)品就必須進行迭代。

交付中間產(chǎn)品

迭代是創(chuàng)造分析應(yīng)用的必要之舉，這意味著我們在最后的沖刺階段常常發(fā)現(xiàn)東西還不夠完善。如果我們到了這個階段還沒有交付過半成品或中間產(chǎn)品，最后常常就會沒有任何東西可交付。這不是敏捷，我稱之為“死循環(huán)”，浪費無數(shù)的時間用于完善沒人想要的東西。

好的系統(tǒng)是自文檔化的，用敏捷數(shù)據(jù)科學(xué)的話說，我們記錄和分享我們創(chuàng)造的不完整資產(chǎn)。我們完全致力于源代碼管理。我們跟同事并盡可能快地跟終端用戶分享這一成果。這個原則并不是對所有人都顯而易見。很多數(shù)據(jù)科學(xué)家擁有學(xué)術(shù)背景，多年的努力研究最終變成一篇學(xué)位論文。

開展實驗，而不是執(zhí)行任務(wù)

在軟件工程中，產(chǎn)品經(jīng)理在沖刺期間把一張圖表交給一位開發(fā)人員去實現(xiàn)。這位開發(fā)人員把任務(wù)轉(zhuǎn)換成一個SQL GROUP BY，并制作出一個網(wǎng)頁。任務(wù)完成了？錯。以這種方式擬定的圖表不可能有價值。數(shù)據(jù)科學(xué)不同于軟件工程，因為它是科學(xué)和工程兼而有之。

在任何特定的任務(wù)中，我們必須通過迭代以獲得洞見，實驗是對這些迭代的最好詮釋。管理一支數(shù)據(jù)科學(xué)團隊相當于管理多個同時發(fā)生的實驗，而不是分派任務(wù)。好的資產(chǎn)（圖表，報告，預(yù)測）是探索性數(shù)據(jù)分析的產(chǎn)物，因此我們必須從實驗而不是任務(wù)的角度來思考。

傾聽數(shù)據(jù)的聲音

可能性與目標性一樣重要。知道什么容易什么困難與期望一樣重要。在軟件應(yīng)用開發(fā)中，有三個視角需要考慮：客戶的視角，開發(fā)人員的視角，企業(yè)的視角。在分析應(yīng)用開發(fā)中，還有另一個視角：數(shù)據(jù)的視角。如果不了解數(shù)據(jù)對特征的“看法”，產(chǎn)品擁有者就無法有良好的表現(xiàn)。數(shù)據(jù)的意見必須始終囊括進產(chǎn)品討論中，這意味著產(chǎn)品討論必須根植于在成為我們努力焦點的內(nèi)部應(yīng)用中通過探索性數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)的可視化。

尊重數(shù)據(jù)價值金字塔

數(shù)據(jù)價值金字塔（下圖）是一個基于馬斯洛需求層次理論的五級金字塔。它描述了把原始數(shù)據(jù)精煉成圖表、報告和預(yù)測時創(chuàng)造出來的價值增量。不管是記錄還是預(yù)測，都是為了促成新的行動，或者改善現(xiàn)有的行動：

數(shù)據(jù)價值金字塔使我們的工作有了結(jié)構(gòu)。這個金字塔是我們應(yīng)該記住的東西，但不是嚴格遵循的原則。有時可以跳過一級，有時可以后退一級。如果你把一個新的數(shù)據(jù)集直接放入預(yù)測模型作為一個特征，但沒有添加進更低層級的應(yīng)用數(shù)據(jù)模型中，未能使這個數(shù)據(jù)集透明和可訪問，那么你就會欠下技術(shù)債。你應(yīng)該牢記這一點，一有機會就還債。

找到關(guān)鍵路徑

為了盡量提高成功幾率，我們應(yīng)該把大多數(shù)時間用于對成功最重要的方面。但哪些方面對成功最重要？這必須通過實驗來發(fā)現(xiàn)。開發(fā)分析產(chǎn)品是對移動目標的搜索和追求。

一旦確定目標，比如要作出一個預(yù)測，我們就必須找到實現(xiàn)的關(guān)鍵路徑，如果證明是有價值的，還必須找到改善的關(guān)鍵路徑。在從一個任務(wù)流向另一個任務(wù)的過程中，數(shù)據(jù)被一步步精煉。分析產(chǎn)品常常需要多個階段的精煉，并運用ETL（提取，轉(zhuǎn)換，加載）過程、統(tǒng)計技巧、信息訪問，機器學(xué)習(xí)，人工智能和圖形分析。

這些階段的相互聯(lián)系構(gòu)成了復(fù)雜的依賴網(wǎng)。團隊領(lǐng)袖要把這個網(wǎng)放在心上，他的職責就是確保團隊發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵路徑，然后組織團隊落實這條路徑。產(chǎn)品經(jīng)理無法自上而下地管理這個過程，而是必須由產(chǎn)品科學(xué)家自下而上地發(fā)現(xiàn)它。

獲得元

如果不能像開發(fā)普通的應(yīng)用那樣，輕松地按時交付好的產(chǎn)品，那我們交付什么？如果什么也交付不了，就不能號稱敏捷。為了解決這個問題，在敏捷數(shù)據(jù)科學(xué)中，我們應(yīng)該“獲得元”。重點是記錄分析過程，而不是我們尋求的最終狀態(tài)或者產(chǎn)品。這可以讓我們在反復(fù)攀爬數(shù)據(jù)價值金字塔，尋找殺手級產(chǎn)品的關(guān)鍵路徑時，變得更加敏捷，可以交付中間產(chǎn)品。那么，產(chǎn)品從哪里來？來自面板。我們通過記錄探索性數(shù)據(jù)分析，創(chuàng)造了這個面板。

總結(jié)

上述七條原則共同驅(qū)動了敏捷數(shù)據(jù)科學(xué)方法，構(gòu)成和記錄了探索性數(shù)據(jù)分析過程，將之轉(zhuǎn)變成分析應(yīng)用。

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