Algoritmo para classificação multirrótulo baseado em biclusterização

• Main Author: Schmitke, Luiz Rafael
• Publication Date: 2022
• Format: Doctoral thesis
• Language: por
• Source: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Download full: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29739
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO; Algorítmos; Classificação; Rótulos; Solução de problemas; Aprendizado do computador; Algorithms; Classification; Labels; Problem solving; Machine learning; Computação

Dentre as abordagens utilizadas na aprendizagem de máquina, a classificação se destaca principalmente na sua forma monorrótulo. Embora essa seja comum, em alguns domínios a presença de mais de um rótulo é característica inerente dos dados, sendo assim faz-se necessário a utilização de abordagens para classificação multirrótulo. Duas estratégias são possíveis para alcançar a classificação multirrótulo, uma é transformar o problema multirrótulo em um ou mais problemas monorrótulo, ou adaptar um algoritmo monorrótulo para que este possa lidar com a multirrotularidade dos dados. Embora a transformação de problema seja eficaz, alguns algoritmos possuem problemas como, parâmetros fixos para determinar a quantidade de subproblemas monorrótulo e a manutenção dos relacionamentos pré-existentes entre rótulos não usam medidas de correlação ou coocorrência. Dentre as categorias existentes de algoritmos para trabalhar com a transformação de problema, foi escolhida a que permite fazer a transformação de um problema multirrótulo para n problemas binários, pois esta possui como característica o baixo de tempo de execução, o que permite o uso de algoritmos monorrótulo mais complexos na fase de classificação, como por exemplo, redes neurais e deep learning, mas, proporcionalmente, também apresentam baixo desempenho nas métricas multirrótulo. Desta forma, neste trabalho é apresentado o algoritmo BicbPT, o qual utiliza a técnica de biclusterização combinada com a transformação de problema multirrótulo-binário a fim de minimizar aqueles problemas e melhorar o desempenho nas métricas multirrótulo sem perder a característica do baixo tempo de execução desta categoria. Para a avaliação do algoritmo proposto foram realizadas comparações com os algoritmos BR, CC, ECC, RAkEL e LP utilizando os algoritmos monorrótulo SVM, C4.5 e Naive Bayes durante a fase de classificação nos n problemas binários e 12 conjuntos de dados de diferentes domínios e complexidades. Os experimentos realizados demonstram que o BicbPT obtém melhor desempenho nas métricas multirrótulo que os demais algoritmos multirrótulo-binário comparados, sendo similar somente ao ECC, mas neste o tempo de execução é até 10 vezes mais alto, o que torna o algoritmo proposto melhor. Também, o algoritmo proposto consegue manter tempo de execução similar aos algoritmos da categoria multirrótulo-binário. Ainda, ao comparar as duas versões implementadas do BicbPT foi possível perceber que a maneira com a qual os rótulos se influenciam permite melhorar a classificação multirrótulo, e não somente considerar a manutenção das relações nos n problemas transformados.