O aprendizado semi-supervisionado é um paradigma do aprendizado de máquina no qual a hipótese é induzida aproveitando tanto os dados rotulados quantos os dados não rotulados. Este paradigma é particularmente útil quando a quantidade de exemplos rotulados é muito pequena e a rotulação manual dos exemplos é uma tarefa muito custosa. Nesse contexto, foi proposto o algoritmo Cotraining, que é um algoritmo muito utilizado no cenário semi-supervisionado, especialmente quando existe mais de uma visão dos dados. Esta característica do algoritmo Cotraining faz com que a sua aplicabilidade seja restrita a domínios multi-visão, o que diminui muito o potencial do algoritmo para resolver problemas reais. Nesta dissertação, é proposto o algoritmo Co2KNN, que é uma versão mono-visão do algoritmo Cotraining na qual, ao invés de combinar duas visões dos dados, combina duas estratégias diferentes de induzir classificadores utilizando a mesma visão dos dados. Tais estratégias são chamados de k-vizinhos mais próximos (KNN) Local e Global. No KNN Global, a vizinhança utilizada para predizer o rótulo de um exemplo não rotulado é conformada por aqueles exemplos que contém o novo exemplo entre os seus k vizinhos mais próximos. Entretanto, o KNN Local considera a estratégia tradicional do KNN para recuperar a vizinhança de um novo exemplo. A teoria do Aprendizado Semi-supervisionado Baseado em Desacordo foi utilizada para definir a base teórica do algoritmo Co2KNN, pois argumenta que para o sucesso do algoritmo Cotraining, é suficiente que os classificadores mantenham um grau de desacordo que permita o processo de aprendizado conjunto. Para avaliar o desempenho do Co2KNN, foram executados diversos experimentos que sugerem que o algoritmo Co2KNN tem melhor performance que diferentes algoritmos do estado da arte, especificamente, em domínios mono-visão. Adicionalmente, foi proposto um algoritmo otimizado para diminuir a complexidade computacional do KNN Global, permitindo o uso do Co2KNN em problemas reais de classificação / Semi-supervised learning is a machine learning paradigm in which the induced hypothesis is improved by taking advantage of unlabeled data. Semi-supervised learning is particularly useful when labeled data is scarce and difficult to obtain. In this context, the Cotraining algorithm was proposed. Cotraining is a widely used semisupervised approach that assumes the availability of two independent views of the data. In most real world scenarios, the multi-view assumption is highly restrictive, impairing its usability for classifification purposes. In this work, we propose the Co2KNN algorithm, which is a one-view Cotraining approach that combines two different k-Nearest Neighbors (KNN) strategies referred to as global and local k-Nearest Neighbors. In the global KNN, the nearest neighbors used to classify a new instance are given by the set of training examples which contains this instance within its k-nearest neighbors. In the local KNN, on the other hand, the neighborhood considered to classify a new instance is the set of training examples computed by the traditional KNN approach. The Co2KNN algorithm is based on the theoretical background given by the Semi-supervised Learning by Disagreement, which claims that the success of the combination of two classifiers in the Cotraining framework is due to the disagreement between the classifiers. We carried out experiments showing that Co2KNN improves significatively the classification accuracy specially when just one view of training data is available. Moreover, we present an optimized algorithm to cope with time complexity of computing the global KNN, allowing Co2KNN to tackle real classification problems
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-21062010-142145 |
| Date | 03 May 2010 |
| Creators | Gutiérrez, Victor Antonio Laguna |
| Contributors | Lopes, Alneu de Andrade |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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