微软 LIDA 库：基于大模型的自动化数据分析与可视化

微软 LIDA 库：基于大模型的自动化数据分析与可视化

一、核心架构与 LLM 交互流程

调用LLM生成数据摘要

基于LLM推理分析目标

LLM生成可视化代码

结合图像生成模型优化

原始数据

Summarizer模块

结构化摘要

Goal Explorer模块

可视化目标列表

Viz Generator模块

可执行图表代码

Infographer模块

风格化信息图表

二、LLM 交互核心功能

1. 多模型支持架构

• 兼容主流 LLM 服务商：通过统一接口支持 OpenAI GPT-4、Azure OpenAI、PaLM 等模型
• 动态切换机制：初始化时指定 text_gen 参数即可切换模型，例如：

  from lida import Manager, llm
  # 使用 OpenAI
  lida = Manager(text_gen=llm("openai", api_key="sk-xxx")) 
  # 切换为 HuggingFace
  lida = Manager(text_gen=llm("huggingface", model="meta-llama/Meta-Llama-3-70B"))
  

2. 自然语言驱动流程

• 数据摘要生成：LLM 解析数据结构并生成自然语言描述，包括：

  • 字段语义解释（如识别"销售额"为连续型变量）
  • 异常值检测（如标注空值率超过 30% 的列）

  summary = lida.summarize("sales.csv") 
  # 输出包含数据分布、字段关联性等分析结果
  

• 目标智能推荐：LLM 根据数据特征生成分析方向：

  goals = lida.goals(summary, n=3) 
  # 示例输出：
  # 1. 分析季度销售额趋势与促销活动的关系
  # 2. 对比不同区域客户满意度分布
  

3. 代码生成与调试

• 可视化代码生成：LLM 将自然语言指令转化为可执行代码：

  charts = lida.visualize(summary, goal=goals[0])
  # 生成 seaborn 折线图代码并自动渲染
  

• 动态代码修复：当图表渲染失败时，LLM 自动诊断错误：

  repaired = lida.repair(code=chart.code, summary=summary)
  # 修复常见错误如数据类型转换、API 版本兼容等
  

三、典型应用实例（OpenAI 集成）

from lida import Manager, llm
import os

# 初始化 OpenAI 模型
lida = Manager(text_gen=llm("openai", api_key=os.getenv("OPENAI_API_KEY")))

# 生成数据摘要
summary = lida.summarize("data/sales.csv")

# 获取分析目标建议
goals = lida.goals(summary, n=1)

# 生成可视化图表
charts = lida.visualize(summary=summary, goal=goals[0])

# 自然语言编辑图表
instructions = ["添加趋势线", "将主题改为暗色系"]
edited_charts = lida.edit(code=charts[0].code, instructions=instructions)

# 导出信息图表
lida.infograph(chart=edited_charts[0], style="modern")

四、LLM 交互最佳实践

1. 模型选择策略

   • 结构化数据分析：优先选用 GPT-4 或 Claude-3 保证代码生成准确性
   • 文本特征处理：可尝试 Mixtral 8x7B 获得更高性价比
   • 本地化部署：使用 Llama3-70B 中文微调版处理中文数据

2. 提示工程优化

   # 自定义提示模板提升效果
   config = TextGenerationConfig(
       temperature=0.3,
       system_prompt="你是一个专业数据分析师，擅长生成 seaborn 可视化代码"
   )
   goals = lida.goals(summary, textgen_config=config)
   

3. 异常处理机制

   try:
       charts = lida.visualize(summary, goal=goals[0])
   except Exception as e:
       # LLM 辅助错误诊断
       diagnosis = lida.diagnose(error=str(e), code=last_code)
       print(f"错误修复建议：{diagnosis}")
   

4. 中文优化方案

   # 设置中文字体路径
   lida = Manager(
       text_gen=llm("openai"),
       vis_params={"font_path": "/fonts/SimHei.ttf"}
   )
   

五、扩展应用场景

1. 自动化报告生成：结合 LLM 生成分析结论文本
2. 智能数据标注：通过对话式交互完善数据质量
3. 多模态分析：整合图像识别模型处理混合数据集

提示：建议保持 LIDA 库版本更新，最新版已支持 GPT-4 Turbo 128k 上下文处理能力，可分析更复杂的数据结构。