Em problemas convencionais de classificação, cada exemplo de um conjunto de dados é associado a apenas uma dentre duas ou mais classes. No entanto, existem problemas de classificação mais complexos, nos quais as classes envolvidas no problema são estruturadas hierarquicamente, possuindo subclasses e superclasses. Nesses problemas, exemplos podem ser atribuídos simultaneamente a classes pertencentes a dois ou mais caminhos de uma hierarquia, ou seja, exemplos podem ser classificados em várias classes localizadas em um mesmo nível hierárquico. Tal hierarquia pode ser estruturada como uma árvore ou como um grafo acíclico direcionado. Esses problemas são chamados de problemas de classificação hierárquica multirrótulo, sendo mais difíceis devido à alta complexidade, diversidade de soluções, difícil modelagem e desbalanceamento dos dados. Duas abordagens são utilizadas para tratar esses problemas, chamadas global e local. Na abordagem global, um único classificador é induzido para lidar com todas as classes do problema simultaneamente, e a classificação de novos exemplos é realizada em apenas um passo. Já na abordagem local, um conjunto de classificadores é induzido, sendo cada classificador responsável pela predição de uma classe ou de um conjunto de classes, e a classificação de novos exemplos é realizada em vários passos, considerando as predições dos vários classificadores. Nesta Tese de Doutorado, são propostos e investigados dois métodos para classificação hierárquica multirrótulo. O primeiro deles é baseado na abordagem local, e associa uma rede neural Multi-Layer Perceptron (MLP) a cada nível da hierarquia, sendo cada MLP responsável pelas predições no seu nível associado. O método é chamado Hierarchical Multi- Label Classification with Local Multi-Layer Perceptrons (HMC-LMLP). O segundo método é baseado na abordagem global, e induz regras de classificação hierárquicas multirrótulo utilizando um Algoritmo Genético. O método é chamado Hierarchical Multi-Label Classification with a Genetic Algorithm (HMC-GA). Experimentos utilizando hierarquias estruturadas como árvores mostraram que o método HMC-LMLP obteve desempenhos de classificação superiores ao método estado-da-arte na literatura, e desempenhos superiores ou competitivos quando utilizando hierarquias estruturadas como grafos. O método HMC-GA obteve resultados competitivos com outros métodos da literatura em hierarquias estruturadas como árvores e grafos, sendo capaz de induzir, em muitos casos, regras menores e em menor quantidade / conventional classification problems, each example of a dataset is associated with just one among two or more classes. However, there are more complex classification problems where the classes are hierarchically structured, having subclasses and superclasses. In these problems, examples can be simultaneously assigned to classes belonging to two or more paths of a hierarchy, i.e., examples can be classified in many classes located in the same hierarchical level. Such a hierarchy can be structured as a tree or a directed acyclic graph. These problems are known as hierarchical multi-label classification problems, being more difficult due to the high complexity, diversity of solutions, modeling difficulty and data imbalance. Two main approaches are used to deal with these problems, called global and local. In the global approach, only one classifier is induced to deal with all classes simultaneously, and the classification of new examples is done in just one step. In the local approach, a set of classifiers is induced, where each classifier is responsible for the predictions of one class or a set of classes, and the classification of new examples is done in many steps, considering the predictions of all classifiers. In this Thesis, two methods for hierarchical multi-label classification are proposed and investigated. The first one is based on the local approach, and associates a Multi-Layer Perceptron (MLP) to each hierarchical level, being each MLP responsible for the predictions in its associated level. The method is called Hierarchical Multi-Label Classification with Local Multi-Layer Perceptrons (HMC-LMLP). The second method is based on the global approach, and induces hierarchical multi-label classification rules using a Genetic Algorithm. The method is called Hierarchical Multi-Label Classification with a Genetic Algorithm (HMC-GA). Experiments using hierarchies structured as trees showed that HMC-LMLP obtained classification performances superior to the state-of-the-art method in the literature, and superior or competitive performances when using graph-structured hierarchies. The HMC-GA method obtained competitive results with other methods of the literature in both tree and graph-structured hierarchies, being able of inducing, in many cases, smaller and in less quantity rules

Submitted by Lara Oliveira (lara@ufersa.edu.br) on 2018-03-14T20:25:58Z No. of bitstreams: 1 HiuryNA_DISSERT.pdf: 3188162 bytes, checksum: d40d42a78787557868ebc6d3cd5af945 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2018-06-18T16:58:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 HiuryNA_DISSERT.pdf: 3188162 bytes, checksum: d40d42a78787557868ebc6d3cd5af945 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2018-06-18T16:59:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 HiuryNA_DISSERT.pdf: 3188162 bytes, checksum: d40d42a78787557868ebc6d3cd5af945 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-18T16:59:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HiuryNA_DISSERT.pdf: 3188162 bytes, checksum: d40d42a78787557868ebc6d3cd5af945 (MD5) Previous issue date: 2017-11-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Data classification is a task applied in various areas of knowledge, therefore, the focus of ongoing research. Data classification can be divided according to the available data, which are labeled or not labeled. One approach has proven very effective when working with data sets containing labeled and unlabeled data, this called semi-supervised learning, your objective is to label the unlabeled data by using the amount of labeled data in the data set, improving their success rate. Such data can be classified with more than one label, known as multi-label classification. Furthermore, these data can be organized hierarchically, thus containing a relation therebetween, this called hierarchical classification. This work proposes the use of multi-view semi-supervised learning, which is one of the semissupervisionado learning aspects, in problems of hierarchical multi-label classification, with the objective of investigating whether semi-supervised learning is an appropriate approach to solve the problem of low dimensionality of data. An experimental analysis of the methods found that supervised learning had a better performance than semi-supervised approaches, however, semi-supervised learning may be a widely used approach, because, there is plenty to be contributed in this area / classificação de dados é uma tarefa aplicada em diversas áreas do conhecimento, sendo assim, foco de constantes pesquisas. A classificação de dados pode ser dividida de acordo com a disposição dos dados, sendo estes rotulados ou não rotulados. Uma abordagem vem se mostrando bastante eficiente ao se trabalhar com conjuntos de dados contendo dados rotulados e não rotulados, esta chamada de aprendizado semissupervisionado, seu objetivo é classificar os dados não rotulados através da quantidade de dados rotulados contidos no conjunto, melhorando sua taxa de acerto. Tais dados podem ser classificados com mais de um rótulo, conhecida como classificação multirrótulo. Além disso, estes dados podem estar organizados de forma hierárquica, contendo assim, uma relação entre os mesmos, esta, por sua vez, denominada classificação hierárquica. Neste trabalho é proposto a utilização do aprendizado semissupervisionado multidescrição, que é uma das vertentes do aprendizado semissupervisionado, em problemas de classificação hierárquica multirrótulo, com o objetivo de investigar se o aprendizado semissupervisionado é uma abordagem apropriada para resolver o problema de baixa dimensionalidade de dados. Uma análise experimental dos métodos verificou que o aprendizado supervisionado obteve melhor desempenho contra as abordagens semissupervisionadas, contudo, o aprendizado semissupervisionado pode vir a ser uma abordagem amplamente utilizada, pois, há bastante o que ser contribuído nesta área / 2018-03-14

Made available in DSpace on 2015-03-03T15:48:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArakenMS_TESE.pdf: 4060697 bytes, checksum: 5efe25ac134a602cc32c96b66e749ea0 (MD5) Previous issue date: 2012-05-25 / Data classification is a task with high applicability in a lot of areas. Most methods for treating classification problems found in the literature dealing with single-label or traditional problems. In recent years has been identified a series of classification tasks in which the samples can be labeled at more than one class simultaneously (multi-label classification). Additionally, these classes can be hierarchically organized (hierarchical classification and hierarchical multi-label classification). On the other hand, we have also studied a new category of learning, called semi-supervised learning, combining labeled data (supervised learning) and non-labeled data (unsupervised learning) during the training phase, thus reducing the need for a large amount of labeled data when only a small set of labeled samples is available. Thus, since both the techniques of multi-label and hierarchical multi-label classification as semi-supervised learning has shown favorable results with its use, this work is proposed and used to apply semi-supervised learning in hierarchical multi-label classication tasks, so eciently take advantage of the main advantages of the two areas. An experimental analysis of the proposed methods found that the use of semi-supervised learning in hierarchical multi-label methods presented satisfactory results, since the two approaches were statistically similar results / A classifica??o de dados ? uma tarefa com alta aplicabilidade em uma grande quantidade de dom?nios. A maioria dos m?todos para tratar problemas de classifica??o encontrados na literatura, tratam problemas tradicionais ou unirr?tulo. Nos ?ltimos anos vem sendo identificada uma s?rie de tarefas de classifica??o nas quais os exemplos podem ser rotulados a mais de uma classe simultaneamente (classifica??o multirr?tulo). Adicionalmente, tais classes podem estar hierarquicamente organizadas (classifica??o hier?rquica e classifica??o hier?rquica multirr?tulo). Por outro lado, tem-se estudado tamb?m uma nova categoria de aprendizado, chamada de aprendizado semissupervisionado, que combina dados rotulados (aprendizado supervisionado) e dados n?o-rotulados (aprendizado n?o-supervisionado), durante a fase de treinamento, reduzindo, assim, a necessidade de uma grande quantidade de dados rotulados quando somente um pequeno conjunto de exemplos rotulados est? dispon?- vel. Desse modo, uma vez que tanto as t?cnicas de classifica??o multirr?tulo e hier?rquica multirr?tulo quanto o aprendizado semissupervisionado vem apresentando resultados favor ?veis ? sua utiliza??o, neste trabalho ? proposta e utilizada a aplica??o de aprendizado semissupervisionado em tarefas de classifica??o hier?rquica multirr?tulo, de modo a se atender eficientemente as principais necessidades das duas ?reas. Uma an?lise experimental dos m?todos propostos verificou que a utiliza??o do aprendizado semissupervisionado em m?todos de classifica??o hier?rquica multirr?tulo apresentou resultados satisfat?rios, uma vez que as duas abordagens apresentaram resultados estatisticamente semelhantes

Em problemas convencionais de classificação, cada exemplo de um conjunto de dados é associado a apenas uma dentre duas ou mais classes. No entanto, existem problemas de classificação mais complexos, nos quais as classes envolvidas no problema são estruturadas hierarquicamente, possuindo subclasses e superclasses. Nesses problemas, exemplos podem ser atribuídos simultaneamente a classes pertencentes a dois ou mais caminhos de uma hierarquia, ou seja, exemplos podem ser classificados em várias classes localizadas em um mesmo nível hierárquico. Tal hierarquia pode ser estruturada como uma árvore ou como um grafo acíclico direcionado. Esses problemas são chamados de problemas de classificação hierárquica multirrótulo, sendo mais difíceis devido à alta complexidade, diversidade de soluções, difícil modelagem e desbalanceamento dos dados. Duas abordagens são utilizadas para tratar esses problemas, chamadas global e local. Na abordagem global, um único classificador é induzido para lidar com todas as classes do problema simultaneamente, e a classificação de novos exemplos é realizada em apenas um passo. Já na abordagem local, um conjunto de classificadores é induzido, sendo cada classificador responsável pela predição de uma classe ou de um conjunto de classes, e a classificação de novos exemplos é realizada em vários passos, considerando as predições dos vários classificadores. Nesta Tese de Doutorado, são propostos e investigados dois métodos para classificação hierárquica multirrótulo. O primeiro deles é baseado na abordagem local, e associa uma rede neural Multi-Layer Perceptron (MLP) a cada nível da hierarquia, sendo cada MLP responsável pelas predições no seu nível associado. O método é chamado Hierarchical Multi- Label Classification with Local Multi-Layer Perceptrons (HMC-LMLP). O segundo método é baseado na abordagem global, e induz regras de classificação hierárquicas multirrótulo utilizando um Algoritmo Genético. O método é chamado Hierarchical Multi-Label Classification with a Genetic Algorithm (HMC-GA). Experimentos utilizando hierarquias estruturadas como árvores mostraram que o método HMC-LMLP obteve desempenhos de classificação superiores ao método estado-da-arte na literatura, e desempenhos superiores ou competitivos quando utilizando hierarquias estruturadas como grafos. O método HMC-GA obteve resultados competitivos com outros métodos da literatura em hierarquias estruturadas como árvores e grafos, sendo capaz de induzir, em muitos casos, regras menores e em menor quantidade / conventional classification problems, each example of a dataset is associated with just one among two or more classes. However, there are more complex classification problems where the classes are hierarchically structured, having subclasses and superclasses. In these problems, examples can be simultaneously assigned to classes belonging to two or more paths of a hierarchy, i.e., examples can be classified in many classes located in the same hierarchical level. Such a hierarchy can be structured as a tree or a directed acyclic graph. These problems are known as hierarchical multi-label classification problems, being more difficult due to the high complexity, diversity of solutions, modeling difficulty and data imbalance. Two main approaches are used to deal with these problems, called global and local. In the global approach, only one classifier is induced to deal with all classes simultaneously, and the classification of new examples is done in just one step. In the local approach, a set of classifiers is induced, where each classifier is responsible for the predictions of one class or a set of classes, and the classification of new examples is done in many steps, considering the predictions of all classifiers. In this Thesis, two methods for hierarchical multi-label classification are proposed and investigated. The first one is based on the local approach, and associates a Multi-Layer Perceptron (MLP) to each hierarchical level, being each MLP responsible for the predictions in its associated level. The method is called Hierarchical Multi-Label Classification with Local Multi-Layer Perceptrons (HMC-LMLP). The second method is based on the global approach, and induces hierarchical multi-label classification rules using a Genetic Algorithm. The method is called Hierarchical Multi-Label Classification with a Genetic Algorithm (HMC-GA). Experiments using hierarchies structured as trees showed that HMC-LMLP obtained classification performances superior to the state-of-the-art method in the literature, and superior or competitive performances when using graph-structured hierarchies. The HMC-GA method obtained competitive results with other methods of the literature in both tree and graph-structured hierarchies, being able of inducing, in many cases, smaller and in less quantity rules