Classificação de dados utilizando algoritmos genéticos e lógica difusa

Várias das técnicas tradicionais de Mineração de Dados têm sido aplicadas com êxito e outras esbarram em limitações, tanto no desempenho como na qualidade do conhecimento gerado. Pesquisas recentes têm demonstrado que as técnicas na área de IA, tais como Algoritmo Genético (AG) e Lógica Difusa (LD), podem ser utilizadas com sucesso. Nesta pesquisa o interesse é revisar algumas abordagens que utilizam AG em combinação com LD de forma híbrida para realizar busca em espaços grandes e complexos. Este trabalho apresenta o Algoritmo Genético (AG), utilizando Lógica Difusa, para a codificação, avaliação e reprodução dos cromossomos, buscando classificar dados através de regras extraídas de maneira automática com a evolução dos cromossomos. A Lógica Difusa é utilizada para deixar as regras mais claras e próximas da linguagem humana, utilizando representações lingüísticas para identificar dados contínuos.

Identificação e estimação de ruído em redes DSL: uma abordagem baseada em inteligência computacional

Este trabalho propõe a utilização de técnicas de inteligência computacional objetivando identificar e estimar a potencia de ruídos em redes Digital Subscriber Line ou Linhas do Assinante Digital (DSL) em tempo real. Uma metodologia baseada no Knowledge Discovery in Databases ou Descobrimento de Conhecimento em Bases de Dados (KDD) para detecção e estimação de ruídos em tempo real, foi utilizada. KDD é aplicado para selecionar, pré-processar e transformar os dados antes da etapa de aplicação dos algoritmos na etapa de mineração de dados. Para identificação dos ruídos o algoritmo tradicional backpropagation baseado em Redes Neurais Artificiais (RNA) é aplicado objetivando identificar o tipo de ruído em predominância durante a coleta das informações do modem do usuário e da central. Enquanto, para estimação o algoritmo de regressão linear e o algoritmo híbrido composto por Fuzzy e regressão linear foram aplicados para estimar a potência em Watts de ruído crosstalk ou diafonia na rede. Os resultados alcançados demonstram que a utilização de algoritmos de inteligência computacional como a RNA são promissores para identificação de ruídos em redes DSL, e que algoritmos como de regressão linear e Fuzzy com regressão linear (FRL) são promissores para a estimação de ruídos em redes DSL.

Otimização do processo de aprendizagem da estrutura gráfica de Redes Bayesianas em BigData

A automação na gestão e análise de dados tem sido um fator crucial para as empresas que necessitam de soluções eficientes em um mundo corporativo cada vez mais competitivo. A explosão do volume de informações, que vem se mantendo crescente nos últimos anos, tem exigido cada vez mais empenho em buscar estratégias para gerenciar e, principalmente, extrair informações estratégicas valiosas a partir do uso de algoritmos de Mineração de Dados, que comumente necessitam realizar buscas exaustivas na base de dados a fim de obter estatísticas que solucionem ou otimizem os parâmetros do modelo de extração do conhecimento utilizado; processo que requer computação intensiva para a execução de cálculos e acesso frequente à base de dados. Dada a eficiência no tratamento de incerteza, Redes Bayesianas têm sido amplamente utilizadas neste processo, entretanto, à medida que o volume de dados (registros e/ou atributos) aumenta, torna-se ainda mais custoso e demorado extrair informações relevantes em uma base de conhecimento. O foco deste trabalho é propor uma nova abordagem para otimização do aprendizado da estrutura da Rede Bayesiana no contexto de BigData, por meio do uso do processo de MapReduce, com vista na melhora do tempo de processamento. Para tanto, foi gerada uma nova metodologia que inclui a criação de uma Base de Dados Intermediária contendo todas as probabilidades necessárias para a realização dos cálculos da estrutura da rede. Por meio das análises apresentadas neste estudo, mostra-se que a combinação da metodologia proposta com o processo de MapReduce é uma boa alternativa para resolver o problema de escalabilidade nas etapas de busca em frequência do algoritmo K2 e, consequentemente, reduzir o tempo de resposta na geração da rede.

Análise Bayesiana de dados composicionais na presença de covariáveis

Pós-graduação em Matematica Aplicada e Computacional - FCT

Recuperação de dados da operacionalização de programas governamentais: um estudo do Programa Nacional de Fortalecimento da Agricultura Familiar (PRONAF)

Pós-graduação em Ciência da Informação - FFC

USO DE TEORIAS NO CAMPO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO: MAPEAMENTO USANDO TÉCNICAS DE MINERAÇÃO DE TEXTOS

Esta dissertação visa apresentar o mapeamento do uso das teorias de sistemas de informações, usando técnicas de recuperação de informação e metodologias de mineração de dados e textos. As teorias abordadas foram Economia de Custos de Transações (Transactions Costs Economics TCE), Visão Baseada em Recursos da Firma (Resource-Based View-RBV) e Teoria Institucional (Institutional Theory-IT), sendo escolhidas por serem teorias de grande relevância para estudos de alocação de investimentos e implementação em sistemas de informação, tendo como base de dados o conteúdo textual (em inglês) do resumo e da revisão teórica dos artigos dos periódicos Information System Research (ISR), Management Information Systems Quarterly (MISQ) e Journal of Management Information Systems (JMIS) no período de 2000 a 2008. Os resultados advindos da técnica de mineração textual aliada à mineração de dados foram comparadas com a ferramenta de busca avançada EBSCO e demonstraram uma eficiência maior na identificação de conteúdo. Os artigos fundamentados nas três teorias representaram 10% do total de artigos dos três períodicos e o período mais profícuo de publicação foi o de 2001 e 2007.(AU)

USO DE TEORIAS NO CAMPO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO: MAPEAMENTO USANDO TÉCNICAS DE MINERAÇÃO DE TEXTOS

Esta dissertação visa apresentar o mapeamento do uso das teorias de sistemas de informações, usando técnicas de recuperação de informação e metodologias de mineração de dados e textos. As teorias abordadas foram Economia de Custos de Transações (Transactions Costs Economics TCE), Visão Baseada em Recursos da Firma (Resource-Based View-RBV) e Teoria Institucional (Institutional Theory-IT), sendo escolhidas por serem teorias de grande relevância para estudos de alocação de investimentos e implementação em sistemas de informação, tendo como base de dados o conteúdo textual (em inglês) do resumo e da revisão teórica dos artigos dos periódicos Information System Research (ISR), Management Information Systems Quarterly (MISQ) e Journal of Management Information Systems (JMIS) no período de 2000 a 2008. Os resultados advindos da técnica de mineração textual aliada à mineração de dados foram comparadas com a ferramenta de busca avançada EBSCO e demonstraram uma eficiência maior na identificação de conteúdo. Os artigos fundamentados nas três teorias representaram 10% do total de artigos dos três períodicos e o período mais profícuo de publicação foi o de 2001 e 2007.(AU)

Análise de grandezas cinemáticas e dinâmicas inerentes à hemiparesia através da descoberta de conhecimento em bases de dados

Em virtude de uma elevada expectativa de vida mundial, faz-se crescente a probabilidade de ocorrer acidentes naturais e traumas físicos no cotidiano, o que ocasiona um aumento na demanda por reabilitação. A terapia física, sob o paradigma da reabilitação robótica com serious games, oferece maior motivação e engajamento do paciente ao tratamento, cujo emprego foi recomendado pela American Heart Association (AHA), apontando a mais alta avaliação (Level A) para pacientes internados e ambulatoriais. No entanto, o potencial de análise dos dados coletados pelos dispositivos robóticos envolvidos é pouco explorado, deixando de extrair informações que podem ser de grande valia para os tratamentos. O foco deste trabalho consiste na aplicação de técnicas para descoberta de conhecimento, classificando o desempenho de pacientes diagnosticados com hemiparesia crônica. Os pacientes foram inseridos em um ambiente de reabilitação robótica, fazendo uso do InMotion ARM, um dispositivo robótico para reabilitação de membros superiores e coleta dos dados de desempenho. Foi aplicado sobre os dados um roteiro para descoberta de conhecimento em bases de dados, desempenhando pré-processamento, transformação (extração de características) e então a mineração de dados a partir de algoritmos de aprendizado de máquina. A estratégia do presente trabalho culminou em uma classificação de padrões com a capacidade de distinguir lados hemiparéticos sob uma precisão de 94%, havendo oito atributos alimentando a entrada do mecanismo obtido. Interpretando esta coleção de atributos, foi observado que dados de força são mais significativos, os quais abrangem metade da composição de uma amostra.

Um método de otimização da relação desempenho/consumo de energia para arquiteturas multi-cores heterogêneas em FPGA

Devido às tendências de crescimento da quantidade de dados processados e a crescente necessidade por computação de alto desempenho, mudanças significativas estão acontecendo no projeto de arquiteturas de computadores. Com isso, tem-se migrado do paradigma sequencial para o paralelo, com centenas ou milhares de núcleos de processamento em um mesmo chip. Dentro desse contexto, o gerenciamento de energia torna-se cada vez mais importante, principalmente em sistemas embarcados, que geralmente são alimentados por baterias. De acordo com a Lei de Moore, o desempenho de um processador dobra a cada 18 meses, porém a capacidade das baterias dobra somente a cada 10 anos. Esta situação provoca uma enorme lacuna, que pode ser amenizada com a utilização de arquiteturas multi-cores heterogêneas. Um desafio fundamental que permanece em aberto para estas arquiteturas é realizar a integração entre desenvolvimento de código embarcado, escalonamento e hardware para gerenciamento de energia. O objetivo geral deste trabalho de doutorado é investigar técnicas para otimização da relação desempenho/consumo de energia em arquiteturas multi-cores heterogêneas single-ISA implementadas em FPGA. Nesse sentido, buscou-se por soluções que obtivessem o melhor desempenho possível a um consumo de energia ótimo. Isto foi feito por meio da combinação de mineração de dados para a análise de softwares baseados em threads aliadas às técnicas tradicionais para gerenciamento de energia, como way-shutdown dinâmico, e uma nova política de escalonamento heterogeneity-aware. Como principais contribuições pode-se citar a combinação de técnicas de gerenciamento de energia em diversos níveis como o nível do hardware, do escalonamento e da compilação; e uma política de escalonamento integrada com uma arquitetura multi-core heterogênea em relação ao tamanho da memória cache L1.

USO DE TEORIAS NO CAMPO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO: MAPEAMENTO USANDO TÉCNICAS DE MINERAÇÃO DE TEXTOS

Esta dissertação visa apresentar o mapeamento do uso das teorias de sistemas de informações, usando técnicas de recuperação de informação e metodologias de mineração de dados e textos. As teorias abordadas foram Economia de Custos de Transações (Transactions Costs Economics TCE), Visão Baseada em Recursos da Firma (Resource-Based View-RBV) e Teoria Institucional (Institutional Theory-IT), sendo escolhidas por serem teorias de grande relevância para estudos de alocação de investimentos e implementação em sistemas de informação, tendo como base de dados o conteúdo textual (em inglês) do resumo e da revisão teórica dos artigos dos periódicos Information System Research (ISR), Management Information Systems Quarterly (MISQ) e Journal of Management Information Systems (JMIS) no período de 2000 a 2008. Os resultados advindos da técnica de mineração textual aliada à mineração de dados foram comparadas com a ferramenta de busca avançada EBSCO e demonstraram uma eficiência maior na identificação de conteúdo. Os artigos fundamentados nas três teorias representaram 10% do total de artigos dos três períodicos e o período mais profícuo de publicação foi o de 2001 e 2007.(AU)

Utilizando comitês de classificadores para predição de rendimento escolar

Educational Data Mining is an application domain in artificial intelligence area that has been extensively explored nowadays. Technological advances and in particular, the increasing use of virtual learning environments have allowed the generation of considerable amounts of data to be investigated. Among the activities to be treated in this context exists the prediction of school performance of the students, which can be accomplished through the use of machine learning techniques. Such techniques may be used for student’s classification in predefined labels. One of the strategies to apply these techniques consists in their combination to design multi-classifier systems, which efficiency can be proven by results achieved in other studies conducted in several areas, such as medicine, commerce and biometrics. The data used in the experiments were obtained from the interactions between students in one of the most used virtual learning environments called Moodle. In this context, this paper presents the results of several experiments that include the use of specific multi-classifier systems systems, called ensembles, aiming to reach better results in school performance prediction that is, searching for highest accuracy percentage in the student’s classification. Therefore, this paper presents a significant exploration of educational data and it shows analyzes of relevant results about these experiments.

Uma proposta de indicadores para o acompanhamento de alunos em projetos de desenvolvimento colaborativo de software com foco no desenvolvimento de habilidades transversais

Soft skills and teamwork practices were identi ed as the main de ciencies of recent graduates in computer courses. This issue led to a realization of a qualitative research aimed at investigating the challenges faced by professors of those courses in conducting, monitoring and assessing collaborative software development projects. Di erent challenges were reported by teachers, including di culties in the assessment of students both in the collective and individual levels. In this context, a quantitative research was conducted with the aim to map soft skill of students to a set of indicators that can be extracted from software repositories using data mining techniques. These indicators are aimed at measuring soft skills, such as teamwork, leadership, problem solving and the pace of communication. Then, a peer assessment approach was applied in a collaborative software development course of the software engineering major at the Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN). This research presents a correlation study between the students' soft skills scores and indicators based on mining software repositories. This study contributes: (i) in the presentation of professors' perception of the di culties and opportunities for improving management and monitoring practices in collaborative software development projects; (ii) in investigating relationships between soft skills and activities performed by students using software repositories; (iii) in encouraging the development of soft skills and the use of software repositories among software engineering students; (iv) in contributing to the state of the art of three important areas of software engineering, namely software engineering education, educational data mining and human aspects of software engineering.

Uma proposta de indicadores para o acompanhamento de alunos em projetos de desenvolvimento colaborativo de software com foco no desenvolvimento de habilidades transversais

Soft skills and teamwork practices were identi ed as the main de ciencies of recent graduates in computer courses. This issue led to a realization of a qualitative research aimed at investigating the challenges faced by professors of those courses in conducting, monitoring and assessing collaborative software development projects. Di erent challenges were reported by teachers, including di culties in the assessment of students both in the collective and individual levels. In this context, a quantitative research was conducted with the aim to map soft skill of students to a set of indicators that can be extracted from software repositories using data mining techniques. These indicators are aimed at measuring soft skills, such as teamwork, leadership, problem solving and the pace of communication. Then, a peer assessment approach was applied in a collaborative software development course of the software engineering major at the Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN). This research presents a correlation study between the students' soft skills scores and indicators based on mining software repositories. This study contributes: (i) in the presentation of professors' perception of the di culties and opportunities for improving management and monitoring practices in collaborative software development projects; (ii) in investigating relationships between soft skills and activities performed by students using software repositories; (iii) in encouraging the development of soft skills and the use of software repositories among software engineering students; (iv) in contributing to the state of the art of three important areas of software engineering, namely software engineering education, educational data mining and human aspects of software engineering.

Análise associativa: identificação de padrões de associação entre o perfil socioeconômico dos alunos do ensino básico e os resultados nas provas de matemática

Nos dias atuais, a maioria das operações feitas por empresas e organizações é armazenada em bancos de dados que podem ser explorados por pesquisadores com o objetivo de se obter informações úteis para auxílio da tomada de decisão. Devido ao grande volume envolvido, a extração e análise dos dados não é uma tarefa simples. O processo geral de conversão de dados brutos em informações úteis chama-se Descoberta de Conhecimento em Bancos de Dados (KDD - Knowledge Discovery in Databases). Uma das etapas deste processo é a Mineração de Dados (Data Mining), que consiste na aplicação de algoritmos e técnicas estatísticas para explorar informações contidas implicitamente em grandes bancos de dados. Muitas áreas utilizam o processo KDD para facilitar o reconhecimento de padrões ou modelos em suas bases de informações. Este trabalho apresenta uma aplicação prática do processo KDD utilizando a base de dados de alunos do 9 ano do ensino básico do Estado do Rio de Janeiro, disponibilizada no site do INEP, com o objetivo de descobrir padrões interessantes entre o perfil socioeconômico do aluno e seu desempenho obtido em Matemática na Prova Brasil 2011. Neste trabalho, utilizando-se da ferramenta chamada Weka (Waikato Environment for Knowledge Analysis), foi aplicada a tarefa de mineração de dados conhecida como associação, onde se extraiu regras por intermédio do algoritmo Apriori. Neste estudo foi possível descobrir, por exemplo, que alunos que já foram reprovados uma vez tendem a tirar uma nota inferior na prova de matemática, assim como alunos que nunca foram reprovados tiveram um melhor desempenho. Outros fatores, como a sua pretensão futura, a escolaridade dos pais, a preferência de matemática, o grupo étnico o qual o aluno pertence, se o aluno lê sites frequentemente, também influenciam positivamente ou negativamente no aprendizado do discente. Também foi feita uma análise de acordo com a infraestrutura da escola onde o aluno estuda e com isso, pôde-se afirmar que os padrões descobertos ocorrem independentemente se estes alunos estudam em escolas que possuem infraestrutura boa ou ruim. Os resultados obtidos podem ser utilizados para traçar perfis de estudantes que tem um melhor ou um pior desempenho em matemática e para a elaboração de políticas públicas na área de educação, voltadas ao ensino fundamental.

Análise de desempenho dos algoritmos Apriori e Fuzzy Apriori na extração de regras de associação aplicados a um Sistema de Detecção de Intrusos.

A extração de regras de associação (ARM - Association Rule Mining) de dados quantitativos tem sido pesquisa de grande interesse na área de mineração de dados. Com o crescente aumento das bases de dados, há um grande investimento na área de pesquisa na criação de algoritmos para melhorar o desempenho relacionado a quantidade de regras, sua relevância e a performance computacional. O algoritmo APRIORI, tradicionalmente usado na extração de regras de associação, foi criado originalmente para trabalhar com atributos categóricos. Geralmente, para usá-lo com atributos contínuos, ou quantitativos, é necessário transformar os atributos contínuos, discretizando-os e, portanto, criando categorias a partir dos intervalos discretos. Os métodos mais tradicionais de discretização produzem intervalos com fronteiras sharp, que podem subestimar ou superestimar elementos próximos dos limites das partições, e portanto levar a uma representação imprecisa de semântica. Uma maneira de tratar este problema é criar partições soft, com limites suavizados. Neste trabalho é utilizada uma partição fuzzy das variáveis contínuas, que baseia-se na teoria dos conjuntos fuzzy e transforma os atributos quantitativos em partições de termos linguísticos. Os algoritmos de mineração de regras de associação fuzzy (FARM - Fuzzy Association Rule Mining) trabalham com este princípio e, neste trabalho, o algoritmo FUZZYAPRIORI, que pertence a esta categoria, é utilizado. As regras extraídas são expressas em termos linguísticos, o que é mais natural e interpretável pelo raciocício humano. Os algoritmos APRIORI tradicional e FUZZYAPRIORI são comparado, através de classificadores associativos, baseados em regras extraídas por estes algoritmos. Estes classificadores foram aplicados em uma base de dados relativa a registros de conexões TCP/IP que destina-se à criação de um Sistema de Detecção de Intrusos.