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Title: Avaliação empírica de aprendizagem incremental de estruturas de redes bayesianas.
Other Titles: Empirical evaluation of incremental learning of Bayesian network structures.
???metadata.dc.creator???: SILVA, Luiz Antonio Pereira.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: GORGÔNIO, Kyller Costa.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SANTOS , Danilo Freire de Souza.
???metadata.dc.contributor.referee2???: PERKUSICH, Mirko Barbosa.
Keywords: Redes Bayesianas;Aprendizagem Incremental;Adaptação Estrutural;Refinamento Estrutural;Bayesian Networks;Incremental Learning;Structural Adaptation;Structural Refinemen
Issue Date: 28-Feb-2019
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SILVA, L. A. P. Avaliação empírica de aprendizagem incremental de estruturas de redes bayesianas. 2019. 156 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Pós-Graduação em Ciência da Computação, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2019. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/10659
???metadata.dc.description.resumo???: Redes Bayesianas podem ser construídas baseadas no conhecimento do especialista, nos dados históricos, ou em ambos. No entanto, alterações no domínio de aplicação, imprecisões ou alta complexidade nas informações coletadas podem resultar em produções de redes Bayesianas com baixa usabilidade e/ou baixa precisão. Diante deste problema, é essencial melhorar o modelo gerado à medida que novos conhecimentos são coletados, incorporando, continuamente, o conhecimento novo ao existente. Neste trabalho, dois estudos são realiza- dos a partir de duas perspectivas diferentes com o objetivo de avaliar e melhor compreender o uso de algoritmos de aprendizagem incremental de estruturas de redes Bayesianas em contextos diversos de uso. No primeiro estudo, uma revisão sistemática da literatura é realizada com o intuito de identificar e avaliar soluções para o aprendizado incremental de estruturas de redes Bayesianas, bem como para delinear direções de novas pesquisas relacionadas. No segundo estudo, duas das soluções encontradas são avaliadas, experimentalmente, utilizando dados reais e sintéticos com o objetivo de testá-las em contextos diferentes e comparar suas performances quanto à qualidade da rede aprendida. Na revisão sistemática, grande parte dos estudos relevantes existentes na literatura são reunidos e é identificado que os procedimentos de aprendizagem destas soluções podem ser classificados como refinamento ou adaptação, em que a principal diferença entre eles está em como utilizam o novo conhecimento adquirido. É possível identificar com a avaliação empírica que as soluções incrementais analisadas produzem resultados com pontuação idêntica aos geradas por soluções de aprendizado em lote, mas diferem na generalização de novos dados. Nota-se também que características do contexto e fatores de restrição aplicados pelos algoritmos interferem na qualidade de generalização das redes. De modo geral, é concluído que os algoritmos de aprendizagem incremental de estruturas de redes Bayesianas analisados podem ser considerados uma solução aceitável em contextos restritos de uso.
Abstract: Bayesian networks can be constructed based on expert knowledge, historical data, or both. However, changes in the application domain, inaccuracies or high complexity in the collected information can result in Bayesian networks productions with low usability and/or precision. Faced with this problem, it is essential to improve the generated model as new knowledge is collected, continuously incorporating new knowledge to the existing one. In this work, two studies are carried out from two different perspectives in order to evaluate and better understand the use of incremental learning algorithms of Bayesian network structures in different contexts of use. In the first study, a systematic literature review is carried out in order to identify and evaluate solutions for the incremental learning of Bayesian network structures, as well as to delineate directions of new related research. In the second study, two of the solutions found are experimentally evaluated using real and synthetic data in order to test them in different contexts and compare their performances regarding the quality of the network learned. In the systematic review, most of the relevant literature studies are gathered and it is identified that the learning procedures of these solutions can be classified as refinement or adaptation, in which the main difference between them is in how they use the new knowledge acquired. It is possible to identify with the empirical evaluation that the incremental solutions analyzed produce results with scores identical to those generated by batch learning solutions, but differ in the generalization of new data. It is also noticed that the characteristics of the context and restriction factors applied by the algorithms interfere in the generalization quality of the networks. In general, it is concluded that the incremental learning algorithms of Bayesian networks can be considered an acceptable solution in restricted contexts of use.
Keywords: Redes Bayesianas
Aprendizagem Incremental
Adaptação Estrutural
Refinamento Estrutural
Bayesian Networks
Incremental Learning
Structural Adaptation
Structural Refinemen
???metadata.dc.subject.cnpq???: Ciência da Computação
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/10659
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LUIZ ANTÔNIO PEREIRA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGCC) 2019.pdfLuiz Antonio Pereira Silva - Dissertação PPGCC 20194.34 MBAdobe PDFView/Open


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