Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας είναι η έρευνα πάνω στον τομέα της αυτόματης παραγωγής έμπειρων συστημάτων, ανακαλύπτοντας γνώση μέσα σε σύνολα δεδομένων και αναπαριστώντας την με την μορφή κανόνων. Ουσιαστικά πρόκειται για μια μέθοδο επιτηρούμενης μάθησης όπως η εξόρυξη κανόνων ταξινόμησης, ωστόσο ο στόχος δεν είναι αποκλειστικά η ταξινόμηση, αλλά και η τήρηση σημαντικών προδιαγραφών ενός έμπειρου συστήματος όπως η επεξήγηση, η ενημέρωση για νέα δεδομένα κ.α. Στα πλαίσια της προπτυχιακής μου εργασίας αναπτύχθηκε ένα εργαλείο που είχε σκοπό την σύγκριση μεθόδων για συνδυασμό αβέβαιων συμπερασμάτων για το ίδιο γεγονός, στο μοντέλο των Συντελεστών Βεβαιότητας. Το εργαλείο έδινε την δυνατότητα να παραχθούν Έμπειρα Συστήματα (στη γλώσσα CLIPS) που χρησιμοποιούν τις παραπάνω μεθόδους. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η διερεύνηση του τομέα της μηχανικής μάθησης και η επέκταση του υπάρχοντος εργαλείου, ώστε να παράγει έμπειρα συστήματα με έναν πιο αυτόματο, αποδοτικό και λειτουργικό τρόπο. Πιο συγκεκριμένα τροποποιήθηκε η αρχιτεκτονική για την υποστήριξη μεταβλητών εξόδου με περισσότερες από δυο κλάσεις (Multiclass Classification). Επίσης έγινε επέκταση ώστε να μπορούν να εξαχθούν κανόνες για περισσότερες μεταβλητές του συνόλου δεδομένων (εκτός δηλαδή από την μεταβλητή εξόδου), για τις οποίες δεν χρειάζεται πλέον να γνωρίζει τιμές ο τελικός χρήστης του έμπειρου συστήματος. Η επέκταση αυτή δίνει την δυνατότητα να σχεδιαστούν πιο πολύπλοκες ιεραρχίες κανόνων, που ακολουθούν μια δενδρική δομή, εύκολα ερμηνεύσιμη από τον άνθρωπο. Το μοντέλο συντελεστών βεβαιότητας επανασχεδιάστηκε, ενώ πλέον προσφέρεται και ένας εναλλακτικός τρόπος υπολογισμού των συντελεστών βεβαιότητας των κανόνων ταξινόμησης ο οποίος βασίζεται στον ορισμό τους στο έμπειρο σύστημα MYCIN. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι σε μη ισορροπημένα σύνολα δεδομένων η μέθοδος αυτή ευνοεί την πρόβλεψη για την κλάση μειοψηφίας. Τεχνικές επιλογής υποσυνόλων χαρακτηριστικών, δίνουν την δυνατότητα αυτοματοποίησης σε μεγάλο βαθμό της διαδικασίας παραγωγής του έμπειρου συστήματος με τρόπο αποδοτικό. Άλλες προσθήκες είναι η δυνατότητα δημιουργίας συστημάτων που μπορούν να ενημερώνονται δυναμικά αξιοποιώντας νέα δεδομένα για το πρόβλημα, η παραγωγή κανόνων και συναρτήσεων για την αλληλεπίδραση με τον χρήστη, η παροχή γραφικού περιβάλλοντος για το παραγόμενο έμπειρο σύστημα κ.α. / The main objective of this thesis is to present a method for automatic generation of expert systems, by extracting knowledge from datasets and representing it in the form of production rules. We use a supervised machine learning method, resembling Classification Rule Mining, although classification is not our only goal. Important operational characteristics of expert systems, like explanation of conclusions and dynamic update of the knowledge base, are also taken into account. Our approach is implemented within an existing tool, initially developed by us to compare methods for combining uncertain conclusions about the same event, based on the uncertainty model of Certainty Factors. That tool could generate Expert Systems (in CLIPS language) that use the above methods. The main aim of this thesis is to do research mainly on the field of machine learning in order to enhance the above mentioned tool for generating Expert Systems in a more automatic, efficient and functional fashion.
More specifically, the architecture has been modified to support output variables classified in more than two classes (Multiclass Classification). An extension of the system made it possible to generate classification rules for additional variables (apart from the output variable), for which the final user of the expert system cannot provide values. This gives the ability to design more complex rule hierarchies, which are represented in an easy-to-understand tree form. Furthermore, the certainty factors model has been revised and an additional method of computing them is offered, following the definitions in MYCIN’s model. Experimental results showed improved performance, especially for prediction of minority classes in imbalanced datasets. Feature ranking and subset selection techniques help to achieve the generation task in a more automatic and efficient way. Other enhancements include the ability to produce expert systems that dynamically update the certainty factors in their rules, the generation of rules and functions for interaction with the end-user and a graphical interface for the produced expert system.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/4558 |
| Date | 11 August 2011 |
| Creators | Κόβας, Κωνσταντίνος |
| Contributors | Χατζηλυγερούδης, Ιωάννης, Kovas, Konstantinos, Λυκοθανάσης, Σπυρίδων, Σγάρμπας, Κυριάκος, Χατζηλυγερούδης, Ιωάννης |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 6 |
| Relation | Η ΒΚΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0036 seconds