雲端運算與人工智慧融合：企業數位轉型的技術實踐指南

import pandas as pd
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
from sklearn.metrics import accuracy_score, classification_report, confusion_matrix

# 從雲端儲存服務載入資料集
data = pd.read_csv('cloud_storage://bucket_name/data.csv')

# 檢查資料集基本資訊
print(f"資料集大小: {data.shape}")
print(f"欄位名稱: {data.columns.tolist()}")

# 處理遺失值
data = data.dropna()

# 將資料集分割為特徵與目標變數
X = data.drop('target', axis=1)
y = data['target']

# 分割訓練集與測試集，保留 20% 資料作為測試用途
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(
    X, y, 
    test_size=0.2, 
    random_state=42, 
    stratify=y  # 確保類別分佈一致
)

# 建立隨機森林分類模型
# n_estimators: 決策樹數量
# max_depth: 限制樹的深度避免過度擬合
# min_samples_split: 分割節點所需的最小樣本數
model = RandomForestClassifier(
    n_estimators=100, 
    max_depth=10,
    min_samples_split=5,
    random_state=42,
    n_jobs=-1  # 使用所有可用的 CPU 核心
)

# 訓練模型
print("開始訓練模型...")
model.fit(X_train, y_train)
print("模型訓練完成")

# 在測試集上進行預測
y_pred = model.predict(X_test)

# 評估模型效能
accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred)
print(f'\n模型準確度: {accuracy:.4f}')

# 顯示詳細的分類報告
print("\n分類報告:")
print(classification_report(y_test, y_pred))

# 輸出混淆矩陣
print("\n混淆矩陣:")
print(confusion_matrix(y_test, y_pred))

# 分析特徵重要性
feature_importance = pd.DataFrame({
    'feature': X.columns,
    'importance': model.feature_importances_
}).sort_values('importance', ascending=False)

print("\n特徵重要性排序:")
print(feature_importance.head(10))

from cryptography.fernet import Fernet
import base64
import os
from typing import Tuple

class CloudDataEncryption:
    """雲端資料加密處理類別"""
    
    def __init__(self, key: bytes = None):
        """
        初始化加密物件
        
        參數:
            key: 加密金鑰，若未提供則自動生成
        """
        if key is None:
            self.key = Fernet.generate_key()
        else:
            self.key = key
        
        self.cipher_suite = Fernet(self.key)
    
    def save_key(self, key_file_path: str) -> None:
        """
        儲存加密金鑰至檔案
        
        參數:
            key_file_path: 金鑰檔案路徑
        """
        with open(key_file_path, 'wb') as key_file:
            key_file.write(self.key)
        print(f"加密金鑰已儲存至: {key_file_path}")
    
    def load_key(self, key_file_path: str) -> None:
        """
        從檔案載入加密金鑰
        
        參數:
            key_file_path: 金鑰檔案路徑
        """
        with open(key_file_path, 'rb') as key_file:
            self.key = key_file.read()
        self.cipher_suite = Fernet(self.key)
        print(f"加密金鑰已從 {key_file_path} 載入")
    
    def encrypt_data(self, plain_text: str) -> Tuple[bytes, str]:
        """
        加密資料
        
        參數:
            plain_text: 原始明文資料
            
        回傳:
            加密後的位元組資料與 Base64 編碼字串
        """
        # 將字串轉換為位元組格式
        data_bytes = plain_text.encode('utf-8')
        
        # 執行加密
        encrypted_data = self.cipher_suite.encrypt(data_bytes)
        
        # 轉換為 Base64 編碼方便儲存與傳輸
        encrypted_base64 = base64.b64encode(encrypted_data).decode('utf-8')
        
        return encrypted_data, encrypted_base64
    
    def decrypt_data(self, encrypted_data: bytes) -> str:
        """
        解密資料
        
        參數:
            encrypted_data: 加密後的位元組資料
            
        回傳:
            解密後的原始字串
        """
        # 執行解密
        decrypted_bytes = self.cipher_suite.decrypt(encrypted_data)
        
        # 轉換回字串格式
        plain_text = decrypted_bytes.decode('utf-8')
        
        return plain_text

# 實際應用範例
if __name__ == "__main__":
    # 建立加密處理物件
    encryptor = CloudDataEncryption()
    
    # 儲存金鑰至雲端安全儲存服務
    key_path = "cloud_storage://secure_bucket/encryption_key.key"
    encryptor.save_key(key_path)
    
    # 準備需要加密的敏感資料
    sensitive_data = """
    客戶編號: C20250119001
    姓名: 王小明
    身分證字號: A123456789
    信用卡號: 4111-1111-1111-1111
    交易金額: NT$ 150,000
    """
    
    print("\n原始資料:")
    print(sensitive_data)
    
    # 加密資料
    encrypted_bytes, encrypted_base64 = encryptor.encrypt_data(sensitive_data)
    
    print("\n加密後的資料 (Base64 編碼):")
    print(encrypted_base64[:100] + "...")  # 顯示部分內容
    
    # 模擬資料傳輸到雲端儲存
    print("\n資料已安全傳輸至雲端儲存服務")
    
    # 從雲端取回資料並解密
    decrypted_data = encryptor.decrypt_data(encrypted_bytes)
    
    print("\n解密後的資料:")
    print(decrypted_data)
    
    # 驗證資料完整性
    if decrypted_data == sensitive_data:
        print("\n資料完整性驗證: 通過")
    else:
        print("\n資料完整性驗證: 失敗")