Estratégias de decisão em aprendizado de máquina multi-objetivo

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Talles Henrique de Medeiros
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
Brasil
ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
UFMG
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/37890
Resumo: This work addresses the problem of selection models obtained through multi-objective machine learning and presents strategies for choosing the Pareto-optimal set. Within the multiobjective approach, several options of candidate solutions are obtained, characterized by non-dominance among themselves. As part of the multi-objective approach, a decision procedure is needed among the set of candidate solutions that have been generated. In machine learning, the decision criterion should portray the dilemma of the balance between polarization and variance effects, the central theme of machine learning, and indicate a solution that best represents this balance. The decision strategies proposed in this work were defined for two of the main problems of supervised learning: classification and regression. These strategies are characterized by being independent of resampling and the structure of the model used. The ability to use new information to help in the model selection process has ensured advances in addressing the dilemma between polarization and variance in machine learning. The numerical results, through learning problems with artificial and real data, were evaluated with other known decision strategies, such as: the Curve L method, the validation error method and, in addition, compared with the results presented by other learning algorithms such as the Support Vector Machines. With the results presented, the decision methods allowed the training algorithms to have a better use of the original dataset and, consequently, an improvement in the generalization capacity. Thus, the decision process in supervised machine learning, from the perspective of multiobjective optimization, brought a new model selection script according to the problem in question, making the procedure well-structured and deterministic.
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The decision strategies proposed in this work were defined for two of the main problems of supervised learning: classification and regression. These strategies are characterized by being independent of resampling and the structure of the model used. The ability to use new information to help in the model selection process has ensured advances in addressing the dilemma between polarization and variance in machine learning. The numerical results, through learning problems with artificial and real data, were evaluated with other known decision strategies, such as: the Curve L method, the validation error method and, in addition, compared with the results presented by other learning algorithms such as the Support Vector Machines. With the results presented, the decision methods allowed the training algorithms to have a better use of the original dataset and, consequently, an improvement in the generalization capacity. Thus, the decision process in supervised machine learning, from the perspective of multiobjective optimization, brought a new model selection script according to the problem in question, making the procedure well-structured and deterministic.Este trabalho aborda o problema da seleção de modelos obtidos por meio do aprendizado de máquina multiobjetivo e apresenta estratégias para escolha no conjunto Pareto-ótimo. Dentro da abordagem multiobjetivo são obtidas diversas opções de soluções candidatas, caracterizadas por não-dominância entre si. Como parte da abordagem multiobjetivo, é necessário um procedimento de decisão dentre o conjunto de soluções candidatas que foram geradas. Em aprendizagem de máquina, o critério de decisão deverá retratar o dilema do equilíbrio entre os efeitos de polarização e de variância, tema central da aprendizagem de máquina e indicar uma solução que melhor represente este equilíbrio. As estratégias de decisão propostas neste trabalho foram definidas para dois dos principais problemas do aprendizado supervisionado: a classificação e a regressão. Essas estratégias caracterizam-se por serem independentes de reamostragem e da estrutura do modelo usado. A capacidade de usar novas informações para ajudar no processo de seleção do modelo garantiu avanços na abordagem do dilema entre a polarização e a variância em aprendizagem de máquina. Os resultados numéricos, por meio de problemas de aprendizagem com dados artificiais e reais, foram avaliados com outras conhecidas estratégias de decisão, como: o método da Curva L, o método do erro de validação e, além disso, comparados com os resultados apresentados por outros algoritmos de aprendizado como as Máquinas de Vetores Suporte (Support Vector Machines). Com os resultados apresentados os métodos de decisão permitiram que os algoritmos de treinamento tivessem um melhor aproveitamento do conjunto de dados original e, consequentemente, uma melhoria na capacidade de generalização. Assim, o processo de decisão em aprendizado de máquina supervisionado, sob a perspectiva da otimização multiobjetivo, trouxe um novo roteiro de seleção de modelos segundo o problema em questão, tornando o procedimento bem estruturado e determinístico.Universidade Federal de Minas GeraisBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICAPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFMGRicardo Hiroshi Caldeira Takahashihttp://lattes.cnpq.br/4947186824317781Antônio de Pádua BragaFrederico Gadelha GuimarãesCristiane Neri NobreMarcelo Azevedo CostaElizabeth Fialho WannerTalles Henrique de Medeiros2021-09-02T18:04:31Z2021-09-02T18:04:31Z2019-12-11info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1843/37890porhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pt/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMG2021-09-02T18:04:31Zoai:repositorio.ufmg.br:1843/37890Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oairepositorio@ufmg.bropendoar:2021-09-02T18:04:31Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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