Algoritmos de aprendizagem adaptativos para classificadores de redes Bayesianas - Jordán, Gladys Castillo (2011)
Nesta tese consideramos o desenvolvimento de algoritmos adaptativos para classificadores de redes Bayesianas (BNCs) num cenário on-line. Neste cenário os dados são apresentados sequencialmente. O modelo de decisão primeiro faz uma predição e logo este é actualizado com os novos dados. Um cenário on-line de aprendizagem corresponde ao cenário “prequencial” proposto por Dawid. Um algoritmo de aprendizagem num cenário prequencial é eficiente se este melhorar o seu desempenho dedutivo e, ao mesmo tempo, reduzir o custo da adaptação. Por outro lado, em muitas aplicações pode ser difícil melhorar o desempenho e adaptar-se a fluxos de dados que apresentam mudança de conceito. Neste caso, os algoritmos de aprendizagem devem ser dotados com estratégias de controlo e adaptação que garantem o ajuste rápido a estas mudanças. Todos os algoritmos adaptativos foram integrados num modelo conceptual de aprendizagem adaptativo e prequencial para classificação supervisada designado AdPreqFr4SL, o qual tem como objectivo primordial atingir um equilíbrio óptimo entre custo-qualidade e controlar a mudança de conceito. O equilíbrio entre custo-qualidade é abordado através do controlo do viés (bias) e da adaptação do modelo. Em vez de escolher uma única classe de BNCs durante todo o processo, propomo-nos utilizar a classe de classificadores Bayesianos k-dependentes (k-DBCs) e começar com o seu modelo mais simples: o classificador Naïve Bayes (NB) (quando o número máximo de dependências permissíveis entre os atributos, k, é 0). Podemos melhorar o desempenho do NB se reduzirmos o bias produto das restrições de independência. Com este fim, propomo-nos incrementar k gradualmente de forma a que em cada etapa de aprendizagem sejam seleccionados modelos de k-DBCs com uma complexidade crescente que melhor se vai ajustando ao actual montante de dados. Assim podemos evitar os problemas causados por demasiado viés (underfitting) ou demasiada variância (overfiting). Por outro lado, a adaptação da estrutura de um BNC com novos dados implica um custo computacional elevado. Propomo-nos reduzir nos custos da adaptação se, sempre que possível, usarmos os novos dados para adaptar os parâmetros. A estrutura é adaptada só em momentos esporádicos, quando é detectado que a sua adaptação é vital para atingir uma melhoria no desempenho. Para controlar a mudança de conceito, incluímos um método baseado no Controlo de Qualidade Estatístico que tem mostrado ser efectivo na detecção destas mudanças. Avaliamos os algoritmos adaptativos usando a classe de classificadores k-DBC em diferentes problemas artificiais e reais e mostramos as vantagens da sua implementação quando comparado com as versões no adaptativas.