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Tipo: Dissertação
Título: Avaliação de algoritmos de redes neurais artificiais em tarefas de detecção de novidades: uma abordagem unificadora
Autor(es): Frota, Rewbenio Araújo
Orientador: Barreto, Guilherme de Alencar
Coorientador: Mota, João César Moura
Palavras-chave: Detecção de novidades;Modelo estatístico;Mineração de dados;Detecção de outliers
Data do documento: 2005
Citação: FROTA, Rewbenio Araújo. Avaliação de algoritmos de redes neurais artificiais em tarefas de detecção de novidades: uma abordagem unificadora. 2005. 119 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005.
Resumo: Detecção de Novidades é uma tarefa de reconhecimento de padrões cujo objetivo está em anunciar a ocorrência de novos eventos, ou novas observações, a partir de um modelo estatístico pré-estabelecido para os dados observados. Por ser uma área de crescente interesse para os campos de aprendizado de máquinas e mineração de dados, uma vasta gama de métodos está disponível na literatura, dentre os quais podem ser citados os discriminantes estatísticos lineares e não-lineares, identicação recursiva de sistemas, sistemas especialistas, redes neurais articiais, lógica nebulosa, computação evolucionária, dentre inúmeros outros. Contudo, poucos estudos analisando conjuntamente o desempenho dos vários métodos ora mencionados vem sendo realizados, fato este que pode ser explicado, pelo menos em parte, pela grande diculdade de se comparar os diferentes paradigmas de modelagem existentes. Comparações de desempenho são importantes para avaliar, por exemplo, qual técnica funciona melhor em determinado tipo de dados, ou qual é menos sensível (mais robusta) à presença de observações discrepantes (outliers) nos dados modelados. Isto posto, nesta dissertação busca-se dar algumas contribuições à análise comparativa de técnicas de detecção de novidades, propondo uma metodologia geral para comparar o desempenho de sistemas de detecção de novidades usando redes neurais artificiais. A idéia subjacente à metodologia proposta consiste em utilizar os modelos estatísticos dos dados, obtidos pelos vários algoritmos de redes neurais estudados, para calcular limiares de decisão para os testes de detecção de novidades. Tais limiares são baseados no conceito de intervalo de conança bootstrap não-paramétrico. Porém, uma característica importante desta metodologia é que ela permite comparar sob um mesmo arcabouço teórico tanto algoritmos supervisionados, quanto não-supervisionados. Tal generalidade é ilustrada através de duas aplicações, a saber, detecção de anomalias em sistemas de comunicação sem o de terceira geração e detecção de tumores em mamogramas.
Abstract: Novelty detection is a pattern recognition task whose goal is to report the occurrence of novel events, or new observations, from a previously computed statistical model of the data. Being the focus of an increasing attention in machine learning and data mining elds, a wide range of methods for novelty detection are available in literature, among them it is possible to cite the linear and nonlinear statistical discriminants, recursive iden- tication of systems, expert systems, articial neural networks, fuzzy logic, evolutionary computing, among others. However, few works evaluating the performance of the meth- ods just mentioned have been published. This fact can be, at least, partially explained by the inherent complexity of comparing dierent modeling methods. Performance com- parisons are important to evaluate, for example, which technique works best on certain types of data or which one is less sensitive (more robust) to outliers present in the data used to build the model. Thus, the work developed in this dissertation attempts to con- tribute to the comparative analysis of novelty detection methods, proposing a general methodology to compare the performance of neural-based novelty detection systems. The rationale underlying the proposed methodology consists in using the statistical models for the data, obtained from various articial neural networks, to compute decision thresholds for novelty detection tests. Such thresholds are based on the the concept of nonparametric bootstrap condence intervals. Finally, regarding the new methodology, it is worth noting that it allows both supervised and unsupervised neural algorithms to be compared under a common framework. Such a generality is illustrated through two distinct applications, namely, anomaly detection in cellular systems and cancer detection in mammographies.
Descrição: FROTA, Rewbenio Araújo. Avaliação de algoritmos de redes neurais artificiais em tarefas de detecção de novidades: uma abordagem unificadora. 2005. 119 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/53309
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