POC Pós-Produção: Monitoramento para Observabilidade em Machine Learning

Após levar o modelo de aprendizado de máquina (ML) da prova de conceito (POC) à produção, os próximos passos essenciais envolvem planejar o futuro da solução e garantir sua continuidade com sucesso. Embora a maior parte do esforço e dos recursos desse tipo de projeto costume se concentrar nas etapas iniciais — como definição de métricas e objetivos, construção do dataset, criação do ambiente de experimentação, desenvolvimento e implantação do modelo e do código —, ainda há tarefas importantes após a entrada em produção.

Este artigo aborda justamente o que acontece no “fim”, quando o projeto aparentemente já está concluído. A partir do momento em que o modelo começa a ser utilizado, é fundamental monitorar diversos elementos, como dados de entrada e saída, desempenho e métricas relevantes, como latência ou uso computacional. Esses dados ajudam a identificar problemas de performance ou data drift (deriva de dados), que podem ser corrigidos com o reprocessamento e reimplantação do modelo — desde que se comprove que a nova versão tem desempenho igual ou superior ao anterior. Neste artigo, destacamos os principais pontos a serem monitorados na pós-produção, ferramentas úteis para esse acompanhamento e estratégias para decidir quando e como atualizar versões do modelo, além de como fazer isso de forma segura e eficaz.

Monitoramento de Modelos

Uma vez que um modelo está em produção, assim como acontece com qualquer outro software, a discussão típica gira em torno do que monitorar, especialmente em termos de desempenho e falhas. No entanto, com aprendizado de máquina, o monitoramento vai além de simplesmente coletar informações sobre uso de recursos ou latência. O monitoramento de modelos em pós-produção que ultrapassa essas métricas de baixo nível é chamado de “observabilidade” e é essencial para determinar não apenas quando e como um modelo saiu do curso, mas também como corrigir o problema. O acompanhamento para observabilidade em aprendizado de máquina dá aos desenvolvedores a capacidade de investigar as razões subjacentes pelas quais um modelo não está desempenhando como esperado em produção. Além de identificar o model drift (quando o desempenho do modelo cai ou piora gradualmente ao longo do tempo), o acompanhamento dentro do conceito de observabilidade pode ajudar a revelar as causas — em especial, o data drift. Isso ocorre quando os dados de entrada em produção já não correspondem aos dados esperados sobre os quais o modelo foi treinado. Por exemplo, um modelo de visão treinado para selecionar certas informações de documentos digitalizados com o mesmo formato pode, de repente, falhar porque documentos mais recentes passaram a ter um formato diferente.

Além dos dados coletados para observabilidade e resolução de problemas do modelo, existem métricas tanto de baixo nível — típicas de software — quanto de alto nível, relacionadas a indicadores-chave de desempenho (KPIs) do negócio. Exemplos de cada tipo incluem:

  • Saúde do sistema (software): uso de disco, taxas de erro, consumo de memória, latência e utilização de processamento.
  • Valor para o negócio: métricas alinhadas aos objetivos definidos no início do desenvolvimento do POC, como número de compras realizadas, taxas de aprovação de empréstimos ou economia de custos.
  • Observabilidade em ML: normalmente associada a dados (como percentual de valores ausentes, incompatibilidades de tipo ou alterações na distribuição dos valores) ou ao desempenho do modelo (como precisão e revocação em classificações, erro absoluto médio ou erro quadrático médio em regressões, ou top-k accuracy em tarefas de ranqueamento).

Vale lembrar que, para acompanhar o desempenho ou a acurácia de um modelo, é necessário ter acesso ao rótulo verdadeiro — ou seja, a “resposta correta” para o que o modelo tentou prever. Por isso, incorporar um mecanismo para que usuários avaliem ou corrijam as saídas do modelo é essencial para capturar essas informações e permitir decisões embasadas sobre quando realizar novo treinamento e reimplantação do modelo.

Pode parecer muita coisa para acompanhar no pós-produção, mas, felizmente, esses recursos de monitoramento e observabilidade não precisam mais ser criados do zero. Atualmente, há diversas soluções disponíveis para os diferentes níveis de acompanhamento. Para métricas de sistema, ferramentas como Grafana ou Datadog oferecem integração facilitada e coleta automática de dados, geralmente com uma interface amigável. Já para métricas mais complexas de observabilidade em aprendizado de máquina, plataformas como Neptune, Evidently AI e Arize são capazes de monitorar o desempenho do modelo e oferecem recursos avançados para detectar problemas como data drift (desvio nos dados de entrada).

Atualização de Modelos e Implantação de Mudanças

Atualizar modelos de machine learning (ML) e implementar mudanças em produção exige uma abordagem estratégica para garantir o melhor desempenho possível. Os sinais de que o modelo precisa ser atualizado incluem mudanças significativas nos padrões dos dados de entrada, queda na acurácia do modelo ou a introdução de novas variáveis que podem melhorar as previsões. Quando se trata de modelos pré-treinados ou foundation models — como modelos de linguagem de larga escala — as estratégias de readequação podem envolver o fine-tuning (ajuste fino) com um conjunto de dados menor e específico do domínio, ou o uso de transfer learning para adaptação a novas tarefas. Para evitar regressões de desempenho, práticas como testes A/B e canary rollouts são altamente eficazes. Essas abordagens permitem que apenas uma pequena parcela de usuários tenha acesso ao novo modelo inicialmente, possibilitando uma comparação cuidadosa com a versão anterior. Dessa forma, é possível verificar se os resultados atendem ou superam os benchmarks estabelecidos antes da liberação total. Essa metodologia sistemática reduz riscos e fortalece a confiança na confiabilidade do sistema de ML. Além disso, é essencial monitorar indicadores-chave de desempenho (KPIs) durante todo o processo e ter um plano de reversão pronto, para restaurar rapidamente o modelo anterior, caso necessário.

Conclusão

Ao transformar seu POC de machine learning (ML) em um modelo totalmente operacional em produção, é fundamental estabelecer uma estratégia abrangente para monitoramento contínuo e atualizações. Após a implantação, os principais elementos a serem acompanhados incluem métricas em diferentes níveis — desde indicadores de desempenho do software até aspectos específicos de observabilidade em ML e impacto no negócio — com atenção especial para pontos críticos como data drift e performance do modelo. O uso de ferramentas já disponíveis para observabilidade pode acelerar significativamente esse processo. Além disso, definir critérios claros para quando realizar o reprocessamento do modelo e adotar boas práticas na validação de novas versões (como A/B testing e canary rollouts) são medidas importantes para garantir que seu sistema de ML continue eficaz, confiável e escalável ao longo do tempo.

Nesta série, abordamos todas as etapas essenciais para o sucesso de um projeto de ML — desde a definição de objetivos e métricas, passando pela preparação dos dados e desenvolvimento do modelo POC. Com este último artigo, você agora tem uma base sólida para levar suas ideias de ML do conceito à prática, com confiança e estrutura.

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