"Extração de conhecimento de redes neurais artificiais utilizando sistemas de aprendizado simbólico e algoritmos genéticos"

• Autor(a) principal: Milaré, Claudia Regina
• Data de Publicação: 2003
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-11082004-004358/
• topic: Algoritmo Genético; Extração de Conhecimento de Redes Neurais; Extraction of knowledge from Artificial Neural Networks; Genetic Algorithm; Sistemas de Aprendizado Simbólico; Symbolic Machine Learning Systems

Em Aprendizado de Máquina - AM não existe um único algoritmo que é sempre melhor para todos os domínios de aplicação. Na prática, diversas pesquisas mostram que Redes Neurais Artificiais - RNAs têm um 'bias' indutivo apropriado para diversos domínios. Em razão disso, RNAs têm sido aplicadas na resolução de vários problemas com desempenho satisfatório. Sistemas de AM simbólico possuem um 'bias' indutivo menos flexível do que as RNAs. Enquanto que as RNAs são capazes de aprender qualquer função, sistemas de AM simbólico geralmente aprendem conceitos que podem ser descritos na forma de hiperplanos. Por outro lado, sistemas de AM simbólico representam o conceito induzido por meio de estruturas simbólicas, as quais são geralmente compreensíveis pelos seres humanos. Assim, sistemas de AM simbólico são preferíveis quando é essencial a compreensibilidade do conceito induzido. RNAs carecem da capacidade de explicar suas decisões, uma vez que o conhecimento é codificado na forma de valores de seus pesos e 'thresholds'. Essa codificação é difícil de ser interpretada por seres humanos. Em diversos domínios de aplicação, tal como aprovação de crédito e diagnóstico médico, prover uma explicação sobre a classificação dada a um determinado caso é de crucial importância. De um modo similar, diversos usuários de sistemas de AM simbólico desejam validar o conhecimento induzido, com o objetivo de assegurar que a generalização feita pelo algoritmo é correta. Para que RNAs sejam aplicadas em um maior número de domínios, diversos pesquisadores têm proposto métodos para extrair conhecimento compreensível de RNAs. As principais contribuições desta tese são dois métodos que extraem conhecimento simbólico de RNAs. Os métodos propostos possuem diversas vantagens sobre outros métodos propostos previamente, tal como ser aplicáveis a qualquer arquitetura ou algoritmo de aprendizado de RNAs supervisionadas. O primeiro método proposto utiliza sistemas de AM simbólico para extrair conhecimento de RNAs, e o segundo método proposto estende o primeiro, combinado o conhecimento induzido por diversos sistemas de AM simbólico por meio de um Algoritmo Genético - AG. Os métodos propostos são analisados experimentalmente em diversos domínios de aplicação. Ambos os métodos são capazes de extrair conhecimento simbólico com alta fidelidade em relação à RNA treinada. Os métodos propostos são comparados com o método TREPAN, apresentando resultados promissores. TREPAN é um método bastante conhecido para extrair conhecimento de RNAs.