Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3998.pdf: 3486824 bytes, checksum: f1c040adfdc7d0672bc93a058f8a413d (MD5) Previous issue date: 2011-06-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / The goal of this work is to study, expand and evaluate the use of multiobjective genetic algorithms and the iterative rule learning approach in fuzzy system generation, especially, in fuzzy rule-based systems, both in automatic fuzzy rule generation from datasets and in fuzzy sets optimization. This work investigates the use of multi-objective genetic algorithms with a focus on the trade-off between accuracy and interpretability, considered contradictory objectives in the representation of fuzzy systems. With this purpose, we propose and implement an evolutive multi-objective genetic model composed of three stages. In the first stage uniformly distributed fuzzy sets are created. In the second stage, the rule base is generated by using an iterative rule learning approach and a multiobjective genetic algorithm. Finally the fuzzy sets created in the first stage are optimized through a multi-objective genetic algorithm. The proposed model was evaluated with a number of benchmark datasets and the results were compared to three other methods found in the literature. The results obtained with the optimization of the fuzzy sets were compared to the result of another fuzzy set optimizer found in the literature. Statistical comparison methods usually applied in similar context show that the proposed method has an improved classification rate and interpretability in comparison with the other methods. / O objetivo deste trabalho é estudar, expandir e avaliar o uso dos algoritmos genéticos multiobjetivo e a abordagem iterativa na geração de sistemas fuzzy, mais especificamente para sistemas fuzzy baseados em regras, tanto na geração automática da base de regras fuzzy a partir de conjuntos de dados, como a otimização dos conjuntos fuzzy. Esse trabalho investiga o uso dos algoritmos genéticos multiobjetivo com enfoque na questão de balanceamento entre precisão e interpretabilidade, ambos considerados contraditórios entre si na representação de sistemas fuzzy. Com este intuito, é proposto e implementado um modelo evolutivo multiobjetivo genético composto por três etapas. Na primeira etapa são criados os conjuntos fuzzy uniformemente distribuídos. Na segunda etapa é tratada a geração da base de regras usando a abordagem iterativa e um algoritmo genético multiobjetivo. Por fim, na terceira etapa os conjuntos fuzzy criados na primeira etapa são otimizados mediante um algoritmo genético multiobjetivo. O modelo desenvolvido foi avaliado em diversos conjuntos de dados benchmark e os resultados obtidos foram comparados com outros três métodos, que geram regras de classificação, encontrados na literatura. Os resultados obtidos após a otimização dos conjuntos fuzzy foram comparados com resultados de outro otimizador de conjuntos fuzzy encontrado na literatura. Métodos estatísticos de comparação usualmente aplicados em contextos semelhantes mostram uma melhor taxa de classificação e interpretabilidade do método proposto com relação a outros métodos.

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.

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.