Using Item Response Theory to evaluate feature relevance in missing data scenarios

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: REINALDO, Jessica Tais de Souza
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
UFPE
Brasil
Programa de Pos Graduacao em Ciencia da Computacao
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: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/46381
Resumo: Item Response Theory (IRT) has been historically used to evaluate the latent abilities of human respondents to a set of items. Recently, e orts have been made to propose solutions that use IRT to solve classification problems, where the respondents are classifiers and the items are the instances of a dataset. Most of the initial works that tried to tackle this problem used a dichotomous IRT model, which is capable of modelling the classification problem only in terms of correct and wrong predictions. B3-IRT o ers a powerful tool to analyze datasets and classifiers, as the response is continuous, so instead of representing the predictions just as right or wrong answers, the response can be represented by the probability of a correct prediction. Although the IRT formulation can provide rich information about the behavior of the models towards the instances of a dataset, no previous work has investigated the application of IRT to rank features in an instance-based approach, or even to evaluate how missing data can impact the IRT parameters for instances (diculty and discrimination) and classifiers (ability). We propose a workflow that uses B3-IRT in missing data scenarios to evaluate the relevance of features both locally for each instance of a dataset, and globally for the whole dataset. In this workflow, data is missing at test time, and missing values are filled out with imputed values, in order to evaluate how much the missing data can a ect the ability of classifiers and di culty and discrimination of instances. This novel application represents an alternative to feature selection and feature ranking techniques that is capable to provide an overview of feature relevance both at global and instance level.
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Although the IRT formulation can provide rich information about the behavior of the models towards the instances of a dataset, no previous work has investigated the application of IRT to rank features in an instance-based approach, or even to evaluate how missing data can impact the IRT parameters for instances (diculty and discrimination) and classifiers (ability). We propose a workflow that uses B3-IRT in missing data scenarios to evaluate the relevance of features both locally for each instance of a dataset, and globally for the whole dataset. In this workflow, data is missing at test time, and missing values are filled out with imputed values, in order to evaluate how much the missing data can a ect the ability of classifiers and di culty and discrimination of instances. This novel application represents an alternative to feature selection and feature ranking techniques that is capable to provide an overview of feature relevance both at global and instance level.CNPqA Teoria de Resposta ao Item (TRI) tem sido historicamente usada para avaliar as habilidades latentes de respondentes humanos quando estes respondem a um conjunto de questões, chamadas de itens do problema de TRI. Recentemente, a comunidade ciêntifica começou a propor soluções que utilizem a TRI para resolver problemas de classificação, onde os respondentes são classificadores e os itens são as instâncias de um conjunto de dados. A maioria dos trabalhos iniciais que tentaram resolver este problema utilizou um modelo dicotômico de TRI, que é capaz de modelar o problema de classificação apenas em termos de previsões corretas e incorretas. O B3-IRT oferece uma formulação mais poderosa para esta aplicação de TRI, já que a resposta deste modelo é contínua, portanto, em vez de representar as predições de um modelo classificador apenas como respostas certas ou erradas (dicotômico), a resposta pode ser representada pela probabilidade de uma predição correta. Embora a formulação da TRI possa conter muita informação sobre o comportamento dos modelos em relação às instâncias de um conjunto de dados, nenhum trabalho anterior investigou a aplicação da TRI para classificar a relevância ou importância das variáveis de um conjunto de dados em uma abordagem baseada nas próprias instâncias, ou mesmo avaliar como dados faltantes podem afetar os parâmetros da TRI para instâncias (dificuldade e discriminação) e classificadores (habilidade). Neste trabalho, nós propomos um workflow que usa B3-IRT em cenários de dados faltantes para avaliar a relevância dos variáveis tanto localmente para cada instância quanto globalmente para todo o conjunto de dados. Nesse workflow, os dados faltantes ocorrem apenas no momento do teste, e os valores faltantes são preenchidos com valores imputados, a fim de avaliar o quanto os dados faltantes podem afetar a habilidade dos classificadores e a dificuldade e discriminação das instâncias. Esta nova abordagem proposta neste trabalho representa uma alternativa às técnicas de seleção e ranqueamento de variáveis capaz de fornecer uma visão geral da relevância das variáveis de um conjunto de dados tanto em nível global quanto em nível de instância.Universidade Federal de PernambucoUFPEBrasilPrograma de Pos Graduacao em Ciencia da ComputacaoPRUDÊNCIO, Ricardo Bastos CavalcanteSILVA FILHO, Telmo de Menezes ehttp://lattes.cnpq.br/0857916208146061http://lattes.cnpq.br/2984888073123287http://lattes.cnpq.br/4640945954423515REINALDO, Jessica Tais de Souza2022-09-13T18:54:57Z2022-09-13T18:54:57Z2022-03-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfREINALDO, Jessica Tais de Souza. Using Item Response Theory to evaluate feature relevance in missing data scenarios. 2022. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2022.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/46381enghttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPE2022-09-14T05:43:52Zoai:repositorio.ufpe.br:123456789/46381Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212022-09-14T05:43:52Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false
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