Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2113.pdf: 882226 bytes, checksum: 022c380c1d469988d9e4617a030f17c3 (MD5) Previous issue date: 2008-08-06 / The combination of fuzzy systems with clustering algorithms has great acceptance in the scientific community mainly due to its adherence to the advantage balance principle of computational intelligence, in which different methodologies collaborate with each other potentializing the usefulness and applicability of the resulting systems. Fuzzy Modeling using clustering algorithms presents the transparency and comprehensibility typical of the linguistic fuzzy systems at the same time that benefits from the possibilities of dimensionality reduction by means of clustering. In this work is presented the Fuzzy-CCM method (Fuzzy Conditional Clustering based Modeling) which consists of a new approach for Fuzzy Modeling based on the Fuzzy Conditional Clustering algorithm aiming at providing new means to address the topic of interpretability of fuzzy rules bases. With the Fuzzy-CCM method the balance between interpretability and accuracy of fuzzy rules is dealt with through the definition of contexts defined by a small number of input variables and the generation of clusters induced by these contexts. The rules are generated in a different format, with linguistic variables and clusters in the antecedent. Some experiments have been carried out using different knowledge domains in order to validate the proposed approach by comparing the results with the ones obtained by the Wang&Mendel and conventional Fuzzy C-Means methods. The theoretical foundations, the advantages of the method, the experiments and results are presented and discussed. / A combinação de sistemas fuzzy com algoritmos de agrupamento tem grande aceitação na comunidade científica devido; principalmente, a sua aderência ao princípio de balanceamento de vantagens da inteligência computacional, no qual metodologias diferentes colaboram entre si, potencializando a utilidade e aplicabilidade dos sistemas resultantes. A modelagem fuzzy usando algoritmos de agrupamento apresenta a transparência e facilidade de compreensão típica dos sistemas fuzzy lingüísticos ao mesmo tempo em que se beneficia das possibilidades de redução da dimensionalidade por intermédio do agrupamento. Neste trabalho é apresentado o método Fuzzy-CCM (Fuzzy Conditional Clustering based Modeling), que consiste de uma nova abordagem de Modelagem Fuzzy baseada no algoritmo de Agrupamento Fuzzy Condicional, cujo objetivo é prover novos meios de tratar a questão da interpretabilidade de bases de regras fuzzy. Com o método Fuzzy-CCM, o balanço entre interpretabilidade e acuidade de regras fuzzy é tratado por meio da definição de contextos formados com um pequeno número de variáveis de entrada e a geração de grupos condicionados por estes contextos. As regras são geradas em um formato diferente, que contêm variáveis lingüísticas e grupos no seu antecedente. Alguns experimentos foram executados usando diferentes domínios de conhecimento a fim de validar a abordagem proposta, comparando os resultados obtidos usando a nova abordagem com os resultados obtidos usando os métodos Wang&Mendel e Fuzzy C-Means. A fundamentação teórica, as vantagens do método, os experimentos e os resultados obtidos são apresentados e discutidos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 656.pdf: 1176051 bytes, checksum: 79408472b8b3606bcf1eb1699d034a2e (MD5) Previous issue date: 2004-05-24 / Financiadora de Estudos e Projetos / The construction of the knowledge base of fuzzy systems has been beneficited intensively from automatic methods that extract the necessary knowledge from data sets which represent examples of the problem. The evolutionary computation, especially genetic algorithms, has been the focus of a great number of researches that deal with the problem of automatic generation of knowledge bases as search and optimization processes using di erent approaches. This work presents a methodology to learn fuzzy rule bases from examples by means of Genetic Algorithms using the Pittsburgh approach. The methodology is composed of 2 stages. The first one is the genetic learning of rule base and the other one is the genetic optimization of the rule base previously obtained in order to exclude redundant and unnecessary rules. The first stage uses a Self Adaptive Genetic Algorithm, that changes dynamically the crossover and mutation rates ensuring genetic diversity and avoiding the premature convergence. The membership functions are defined previously by the fuzzy clustering algorithm FC-Means and remain fixed during all learning process. The application domain is multidimensional pattern classification, where the attributes and, sometimes, the class are fuzzy, so they are represented by linguistic values. The proposed methodology performance is evaluated by computational simulations on some real-world pattern classification problems. The tests focused the accuracy of generated fuzzy rules in di erent situations. The dynamic change of algorithm parameters showed that better results can be obtained and the use of don t care conditions allowed to generate a small number of comprehensible and compact rules. / A construção da base de conhecimento de sistemas fuzzy tem sido beneficiada intensamente por métodos automáticos que extraem o conhecimento necessário a partir de conjuntos de dados que representam exemplos do problema. A computação evolutiva, em particular os algoritmos genéticos, tem sido alvo de um grande número de pesquisas que tratam, usando abordagens variadas, a questão da geração automática da base de conhecimento de sistemas fuzzy como um processo de busca e otimização. Este trabalho apresenta uma metodologia para o aprendizado de bases de regras fuzzy a partir de exemplos por meio de Algoritmos Genéticos usando a abordagem Pittsburgh. A metodologia é composta por duas etapas. A primeira é a geração genética da base de regras e a segunda é a otimização genética da base de regras previamente obtida, a fim de eliminar regras redundantes e desnecessárias. A primeira etapa utiliza um algoritmo genético auto-adaptativo, que altera dinamicamente os valores das taxas de cruzamento e mutação, a fim de garantir diversidade genética na população e evitar convergência prematura. As funções de pertinência são previamente definidas pelo algoritmo de agrupamento fuzzy FC-Means e permanecem fixas durante todo o processo de aprendizado. O domínio da aplicação é a classificação de padrões multi-dimensionais, onde os atributos e, algumas vezes, as classes são fuzzy, portanto, representados por valores lingüísticos. O desempenho da metodologia proposta é avaliado por simulações computacionais em alguns problemas de classificação do mundo real. Os testes focaram a acuidade das bases de regras geradas em diferentes situações. A alteração dinâmica dos parâmetros do algoritmo mostrou que melhores resultados podem ser obtidos e o uso da condição de don t care permitiu gerar um reduzido n´umero de regras mais compreensíveis e compactas.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-02-14T11:18:13Z No. of bitstreams: 1 TeseAHMP.pdf: 2470407 bytes, checksum: b3f2c2d64bfa00285c28963c74627bea (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-20T13:12:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAHMP.pdf: 2470407 bytes, checksum: b3f2c2d64bfa00285c28963c74627bea (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-20T13:12:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAHMP.pdf: 2470407 bytes, checksum: b3f2c2d64bfa00285c28963c74627bea (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-20T13:23:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAHMP.pdf: 2470407 bytes, checksum: b3f2c2d64bfa00285c28963c74627bea (MD5) Previous issue date: 2014-12-02 / Não recebi financiamento / The process of building the knowledge base of fuzzy systems has benefited extensively of methods to automatically extract the necessary knowledge from data sets that represent examples of the problem. Among the topics investigated in the most recent research is the matter of balance between accuracy and interpretability, which has been addressed by means of multi-objective genetiv algorithms, NSGA-II being on of the most popular. In this scope, we identified the need to control the diversity of solutions found by these algorithms, so that each solution would balance the Pareto frontier with respect to the goals optimized by the multi-objective genetic algorithm. In this PhD thesis a multi-objective genetic algorithm, named NSGA-DO, is proposed. It is able to find non dominated solutions that balance the Pareto frontier with respect optimization of the objectives. The main characteristicof NSGA-DO is the distance oriented selection of solutions. Once the Pareto frontier is found, the algorithm uses the locations of the solutions in the frontier to find the best distribution of solutions. As for the validation of the proposal, NSGA-DO was applied to a methodology for the generation of fuzzy knowledge bases. Experiments show the superiority of NSGADO when compared to NSGA-II in all three issues analyzed: dispersion, accuracy and interpretability. / A construção da base de conhecimento de sistemas fuzzy tem sido beneficiada intensamente por métodos automáticos que extraem o conhecimento necessário a partir de conjuntos de dados que representam exemplos do problema. Entre os tópicos mais investigados nas pesquisas recentes está a questão do balanceamento entre acuidade e interpretabilidade, que têm sido abordada por meio dos algoritmos genéticos multiobjetivo, sendo o NSGA-II um dos mais populares. Neste escopo, identificou-se a necessidade do controle da distribuição das soluções encontradas por estes algoritmos, a fim de que cada solução possa equilibrar a fronteira de Pareto com relação aos objetivos otimizados pelo algoritmo genético multiobjetivo. Neste sentido, desenvolveu-se neste projeto de doutorado um algoritmo genético multiobjetivo, chamado NSGA-DO, capaz de encontrar soluções não dominadas que equilibram a fronteira de Pareto nos objetivos a serem otimizados. A principal característica do NSGA-DO é a seleção de soluções orientada à distância. Uma vez encontrada a fronteira de Pareto, o algoritmo usa a localização das soluções nesta fronteira para encontrar a melhor distribuição das soluções. Para a validação da proposta, aplicou-se o NSGA-DO em uma metodologia para a geração de bases de conhecimento fuzzy. Experimentos realizados comprovaram a superioridade do NSGA-DO com relação ao NSGA-II nos três quesitos analisados: dispersão, acurácia e interpretabilidade.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3199.pdf: 1902769 bytes, checksum: 95b9e8c5042bd6117bd75983a58966f6 (MD5) Previous issue date: 2009-10-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / The objective of this work is to study, expand and evaluate the use of interval type-2 fuzzy sets in the knowledge representation for fuzzy inference systems, specifically for fuzzy classifiers, as well as its automatic generation form data sets, by means of genetic algorithms. This work investigates the use of such sets focussing the issue of balance between the cost addition in representation and the gains in interpretability and accuracy, both deriving from the representation and processing complexity of interval type-2 fuzzy sets. With this intent, an evolutionary model composed of three stages was proposed and implemented. In the first stage the rule base is generated, in the second stage the data base is optimized and finally, the number of rules of the rule base obtained is optimized in the third stage. The model developed was evaluated using several benchmark data sets and the results obtained were compared with two other fuzzy classifiers, being one of them generated by the same model using type-1 fuzzy sets and the other one generated by the Wang&Mendel method. Statistical methods usually applied for comparisons in similar contexts demonstrated a significant improvement in the classification rates of the intervalar type-2 fuzzy set classifier generated by the proposed model, with relation to the other methods. / O objetivo deste trabalho é estudar, expandir e avaliar o uso de conjuntos fuzzy intervalares tipo-2 na representação do conhecimento em sistemas de inferência fuzzy, mais especificamente para os classificadores fuzzy, bem como sua geração automática a partir de conjuntos de dados, por meio de algoritmos genéticos. Esse trabalho investiga o uso de tais conjuntos com enfoque na questão de balanceamento entre o acréscimo de custo da representação e os ganhos em interpretabilidade e precisão, ambos decorrentes da complexidade de representação e processamento dos conjuntos fuzzy intervalares do tipo-2. Com este intuito, foi proposto e implementado um modelo evolutivo composto por três etapas. Na primeira etapa á gerada a base de regras, na segunda é otimizada a base de dados e, por fim, na terceira etapa o número de regras da base gerada é otimizado. O modelo desenvolvido foi avaliado em diversos conjuntos de dados benchmark e os resultados obtidos foram comparados com outros dois classificadores fuzzy, sendo um deles gerados pelo mesmo modelo, porém, utilizando conjuntos fuzzy do tipo-1 e, o outro, gerado pelo método de Wang&Mendel. Métodos estatísticos de comparação usualmente aplicados em contextos semelhantes mostraram aumento significativo na taxa de classificação do classificador fuzzy intervalar do tipo-2 gerado pelo modelo em relação aos outros dois classificadores utilizados para comparação.