NEURO-FUZZY BSP HIERARCHICAL SYSTEM FOR TIME FORECASTING AND FUZZY RULE EXTRACTION DOR DATA MINING APPLICATONS

• Autor(a) principal: ALBERTO IRIARTE LANAS
• Data de Publicação: 2000
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
• Texto Completo: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=7233@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=7233@2

Esta dissertação investiga a utilização de um sistema Neuro-Fuzzy Hierárquico para previsão de séries e a extração de regras fuzzy em aplicações de Mineração de Dados. O objetivo do trabalho foi estender o modelo Neuro- Fuzzy Hierárquico BSP para a classificação de registros e a previsão de séries temporais. O processo de classificação de registros no contexto de Mineração de Dados consiste na extração de regras de associação que melhor caracterizem, através de sua acurácia e abrangência, um determinado grupo de registros de um banco de dados (BD). A previsão de séries temporais, outra tarefa comum em Mineração de Dados tem como objetivo prever o comportamento de uma série temporal no instante t+k (k ? 1).O trabalho consistiu de 5 etapas principais: elaborar um survey dos principais sistemas e modelos mais utilizados nas aplicações de Mineração de Dados; avaliar o desempenho do sistema NFHB original em aplicações de Mineração de Dados; desenvolver uma extensão do modelo NFHB dedicado à classificação de registros em uma BD; desenvolver um novo modelo híbrido Neuro-Fuzzy Genético para o ajuste automático dos parâmetros do sistema dedicado a previsão de séries temporais; e o estudo dos casos. O estudo da área resultou num survey sobre os principais modelos para Mineração de Dados. São apresentados os modelos mais utilizados em tarefas de classificação e extração de regras tais como: redes neurais, árvores de decisão crisp e fuzzy, algoritmos genéticos, estatística e sistemas neuro-fuzzy. Na etapa de avaliação do modelo NFHB original, foi verificado que além do tradicional aprendizado dos parâmetros, comuns às redes neurais e aos sistemas neuro-fuzzy, o modelo possui as seguintes aracterísticas: aprendizado da estrutura, a partir do uso de particionamentos recursivos; número maior de entradas que o habitualmente encontrado nos sistemas neuro-fuzzy; e regras com hierarquia, características adequadas para as aplicações de Mineração de Dados. Entretanto, o processo de extração de regras e a seleção de atributos não são adequados para este tipo de aplicação, assim como a excessiva complexidade da parametrização do modelo para aplicações de previsão de séries temporais. Uma extensão ao modelo NFHB original foi então proposta para aplicações de classificação de registros no contexto da Mineração de Dados onde se têm como objetivo principal a extração de informação em forma de regras interpretáveis. Foi necessário modificar a seleção de atributos e o processo original de extração de regras. O sistema fuzzy do tipo Takagi-Sugeno do modelo NFHB original fornece regras inadequadas do ponto de vista da Mineração de Dados. O novo modelo NFHB, dotado das modificações necessárias, mostrou um ótimo desempenho na extração de regras fuzzy válidas que descrevem a informação contida no banco de dados. As medidas de avaliação normalmente usadas para analisar regras crisp (Se x1 é <14.3 e...), como abrangência e acurácia, foram modificadas para poderem ser aplicadas ao caso de avaliação das regras fuzzy (Se x1 é Baixo e..) extraídas pelo sistema NFHB após da fase de aprendizado. A quantidade e a qualidade das regras extraídas é um ponto fundamental dos sistemas voltados para aplicações de Mineração de Dados, que buscam sempre obter o menor número de regras e da maior qualidade possível. Nesse sentido, o processo de seleção das características de entrada foi alterado para evitar particionamentos excessivos, ou seja regras desnecessárias. Foram implementadas duas estratégias de seleção (Fixa e Adaptativa) em função de diferentes medidas de avaliação como a Entropia e o método de Jang. Um novo modelo híbrido neuro-fuzzy genético para previsão de séries temporais foi criado para resolver o problema da excessiva complexidade de parametrização do sistema, o qual conta com mais de 15 parâmetros.Foi proposto um novo modelo híbrido neuro-fuzzy genético capaz de evoluir e obter um conjunto de parâmetros adequado par