A review on the combination of binary classifiers in multiclass problems

Several real problems involve the classification of data into categories or classes. Given a data set containing data whose classes are known, Machine Learning algorithms can be employed for the induction of a classifier able to predict the class of new data from the same domain, performing the desired discrimination. Some learning techniques are originally conceived for the solution of problems with only two classes, also named binary classification problems. However, many problems require the discrimination of examples into more than two categories or classes. This paper presents a survey on the main strategies for the generalization of binary classifiers to problems with more than two classes, known as multiclass classification problems. The focus is on strategies that decompose the original multiclass problem into multiple binary subtasks, whose outputs are combined to obtain the final prediction.

Evolutionary tuning of SVM parameter values in multiclass problems

Support vector machines (SVMs) were originally formulated for the solution of binary classification problems. In multiclass problems, a decomposition approach is often employed, in which the multiclass problem is divided into multiple binary subproblems, whose results are combined. Generally, the performance of SVM classifiers is affected by the selection of values for their parameters. This paper investigates the use of genetic algorithms (GAs) to tune the parameters of the binary SVMs in common multiclass decompositions. The developed GA may search for a set of parameter values common to all binary classifiers or for differentiated values for each binary classifier. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

HIERARCHICAL DECOMPOSITION OF MULTICLASS PROBLEMS

Several popular Machine Learning techniques are originally designed for the solution of two-class problems. However, several classification problems have more than two classes. One approach to deal with multiclass problems using binary classifiers is to decompose the multiclass problem into multiple binary sub-problems disposed in a binary tree. This approach requires a binary partition of the classes for each node of the tree, which defines the tree structure. This paper presents two algorithms to determine the tree structure taking into account information collected from the used dataset. This approach allows the tree structure to be determined automatically for any multiclass dataset.

Semantic mapping using mobile robots

Robotic mapping is the process of automatically constructing an environment representation using mobile robots. We address the problem of semantic mapping, which consists of using mobile robots to create maps that represent not only metric occupancy but also other properties of the environment. Specifically, we develop techniques to build maps that represent activity and navigability of the environment. Our approach to semantic mapping is to combine machine learning techniques with standard mapping algorithms. Supervised learning methods are used to automatically associate properties of space to the desired classification patterns. We present two methods, the first based on hidden Markov models and the second on support vector machines. Both approaches have been tested and experimentally validated in two problem domains: terrain mapping and activity-based mapping.

Dynamic Changes in the Mental Rotation Network Revealed by Pattern Recognition Analysis of fMRI Data

We investigated the temporal dynamics and changes in connectivity in the mental rotation network through the application of spatio-temporal support vector machines (SVMs). The spatio-temporal SVM [Mourao-Miranda, J., Friston, K. J., et al. (2007). Dynamic discrimination analysis: A spatial-temporal SVM. Neuroimage, 36, 88-99] is a pattern recognition approach that is suitable for investigating dynamic changes in the brain network during a complex mental task. It does not require a model describing each component of the task and the precise shape of the BOLD impulse response. By defining a time window including a cognitive event, one can use spatio-temporal fMRI observations from two cognitive states to train the SVM. During the training, the SVM finds the discriminating pattern between the two states and produces a discriminating weight vector encompassing both voxels and time (i.e., spatio-temporal maps). We showed that by applying spatio-temporal SVM to an event-related mental rotation experiment, it is possible to discriminate between different degrees of angular disparity (0 degrees vs. 20 degrees, 0 degrees vs. 60 degrees, and 0 degrees vs. 100 degrees), and the discrimination accuracy is correlated with the difference in angular disparity between the conditions. For the comparison with highest accuracy (08 vs. 1008), we evaluated how the most discriminating areas (visual regions, parietal regions, supplementary, and premotor areas) change their behavior over time. The frontal premotor regions became highly discriminating earlier than the superior parietal cortex. There seems to be a parcellation of the parietal regions with an earlier discrimination of the inferior parietal lobe in the mental rotation in relation to the superior parietal. The SVM also identified a network of regions that had a decrease in BOLD responses during the 100 degrees condition in relation to the 0 degrees condition (posterior cingulate, frontal, and superior temporal gyrus). This network was also highly discriminating between the two conditions. In addition, we investigated changes in functional connectivity between the most discriminating areas identified by the spatio-temporal SVM. We observed an increase in functional connectivity between almost all areas activated during the 100 degrees condition (bilateral inferior and superior parietal lobe, bilateral premotor area, and SMA) but not between the areas that showed a decrease in BOLD response during the 100 degrees condition.

Habitat suitability of Anopheles vector species and association with human malaria in the Atlantic Forest in south-eastern Brazil

Every year, autochthonous cases of Plasmodium vivax malaria occur in low-endemicity areas of Vale do Ribeira in the south-eastern part of the Atlantic Forest, state of São Paulo, where Anopheles cruzii and Anopheles bellator are considered the primary vectors. However, other species in the subgenus Nyssorhynchus of Anopheles (e.g., Anopheles marajoara) are abundant and may participate in the dynamics of malarial transmission in that region. The objectives of the present study were to assess the spatial distribution of An. cruzii, An. bellator and An. marajoara and to associate the presence of these species with malaria cases in the municipalities of the Vale do Ribeira. Potential habitat suitability modelling was applied to determine both the spatial distribution of An. cruzii, An. bellator and An. marajoara and to establish the density of each species. Poisson regression was utilized to associate malaria cases with estimated vector densities. As a result, An. cruzii was correlated with the forested slopes of the Serra do Mar, An. bellator with the coastal plain and An. marajoara with the deforested areas. Moreover, both An. marajoara and An. cruzii were positively associated with malaria cases. Considering that An. marajoara was demonstrated to be a primary vector of human Plasmodium in the rural areas of the state of Amapá, more attention should be given to the species in the deforested areas of the Atlantic Forest, where it might be a secondary vector.

Lineage divergence detected in the malaria vector Anopheles marajoara (Diptera: Culicidae) in Amazonian Brazil

Background: Cryptic species complexes are common among anophelines. Previous phylogenetic analysis based on the complete mtDNA COI gene sequences detected paraphyly in the Neotropical malaria vector Anopheles marajoara. The ""Folmer region"" detects a single taxon using a 3% divergence threshold. Methods: To test the paraphyletic hypothesis and examine the utility of the Folmer region, genealogical trees based on a concatenated (white + 3' COI sequences) dataset and pairwise differentiation of COI fragments were examined. The population structure and demographic history were based on partial COI sequences for 294 individuals from 14 localities in Amazonian Brazil. 109 individuals from 12 localities were sequenced for the nDNA white gene, and 57 individuals from 11 localities were sequenced for the ribosomal DNA (rDNA) internal transcribed spacer 2 (ITS2). Results: Distinct A. marajoara lineages were detected by combined genealogical analysis and were also supported among COI haplotypes using a median joining network and AMOVA, with time since divergence during the Pleistocene (< 100,000 ya). COI sequences at the 3' end were more variable, demonstrating significant pairwise differentiation (3.82%) compared to the more moderate 2.92% detected by the Folmer region. Lineage 1 was present in all localities, whereas lineage 2 was restricted mainly to the west. Mismatch distributions for both lineages were bimodal, likely due to multiple colonization events and spatial expansion (similar to 798 - 81,045 ya). There appears to be gene flow within, not between lineages, and a partial barrier was detected near Rio Jari in Amapa state, separating western and eastern populations. In contrast, both nDNA data sets (white gene sequences with or without the retention of the 4th intron, and ITS2 sequences and length) detected a single A. marajoara lineage. Conclusions: Strong support for combined data with significant differentiation detected in the COI and absent in the nDNA suggest that the divergence is recent, and detectable only by the faster evolving mtDNA. A within subgenus threshold of >2% may be more appropriate among sister taxa in cryptic anopheline complexes than the standard 3%. Differences in demographic history and climatic changes may have contributed to mtDNA lineage divergence in A. marajoara.

Bias correction in a multivariate normal regression model with general parameterization

This paper derives the second-order biases Of maximum likelihood estimates from a multivariate normal model where the mean vector and the covariance matrix have parameters in common. We show that the second order bias can always be obtained by means of ordinary weighted least-squares regressions. We conduct simulation studies which indicate that the bias correction scheme yields nearly unbiased estimators. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Reproductive behavior, development and eye regression in the cave armored catfish, Ancistrus cryptophthalmus Reis, 1987 (Siluriformes: Loricariidae), breed in laboratory

The troglobitic armored catfish, Ancistrus cryptophthalmus (Loricariidae, Ancistrinae) is known from four caves in the São Domingos karst area, upper rio Tocantins basin, Central Brazil. These populations differ in general body shape and degree of reduction of eyes and of pigmentation. The small Passa Três population (around 1,000 individuals) presents the most reduced eyes, which are not externally visible in adults. A small group of Passa Três catfish, one male and three females, reproduced spontaneously thrice in laboratory, at the end of summertime in 2000, 2003 and 2004. Herein we describe the reproductive behavior during the 2003 event, as well as the early development of the 2003 and 2004 offsprings, with focus on body growth and ontogenetic regression of eyes. The parental care by the male, which includes defense of the rock shelter where the egg clutch is laid, cleaning and oxygenation of eggs, is typical of many loricariids. On the other hand, the slow development, including delayed eye degeneration, low body growth rates and high estimated longevity (15 years or more) are characteristic of precocial, or K-selected, life cycles. In the absence of comparable data for close epigean relatives (Ancistrus spp.), it is not possible to establish whether these features are an autapomorphic specialization of the troglobitic A. cryptophthalmus or a plesiomorphic trait already present in the epigean ancestor, possibly favoring the adoption of the life in the food-poor cave environment. We briefly discuss the current hypotheses on eye regression in troglobitic vertebrates.

Molecular phylogeny of the Myzorhynchella Section of Anopheles (Nyssorhynchus) (Diptera: Culicidae): genetic support for recently described and resurrected species

Phylogenetic relationships among species of the Myzorhynchella Section of Anopheles (Nyssorhynchus) were investigated using the nuclear ribosomal DNA second internal transcribed spacer (ITS2), the nuclear whitegene and mitochondrial cytochrome oxidase subunit I (COI) regions. The recently described Anopheles pristinus and resurrected Anopheles guarani were also included in the study. Bayesian phylogenetic analyses found Anopheles parvus to be the most distantly related species within the Section, a finding that is consistent with morphology. An. pristinus and An. guarani were clearly resolved from Anopheles antunesi and Anopheles lutzii, respectively. An. lutzii collected in the same mountain range as the type locality were found within a strongly supported clade, whereas individuals from the southern state of Rio Grande do Sul, tentatively identified as An. lutzii based on adult female external morphology, were distinct from An. lutzii, An. antunesi and from each other, and may therefore represent two new sympatric species. A more detailed examination of An. lutzii sensu latoalong its known geographic range is recommended to resolve these anomalous relationships.

Mortalidade cardiovascular por sexo e faixa etária em São Paulo, Brasil: 1996 a 1998 e 2003 a 2005

FUNDAMENTO: O conhecimento da evolução da mortalidade cardiovascular é importante para levantar hipóteses sobre a sua ocorrência e subsidiar medidas de prevenção e controle. OBJETIVOS: Comparar a mortalidade pelo conjunto das doenças cardiovasculares e seus principais subgrupos: doença isquêmica do coração e cerebrovasculares (DIC e DCBV), no município de São Paulo, por sexo e idade, de 1996 a 1998 e 2003 a 2005. MÉTODOS: Foram usados dados de óbitos do Programa de Aprimoramento das Informações de Mortalidade para o Município (PROAIM) e estimativas populacionais da Fundação Sistema Estadual de Análise de Dados (SEADE) do Estado de São Paulo. A magnitude na mortalidade e as mudanças entre os triênios foram medidas pela descrição de coeficientes e variação percentual relativa. O modelo de regressão de Poisson foi usado também para estimar a mudança na mortalidade entre os períodos. RESULTADOS: Observou-se redução importante da mortalidade cardiovascular. Os coeficientes aumentam com a idade em ambos os sexos. Também são mais elevados na população masculina, na faixa a partir dos 70 anos. Os coeficientes de mortalidade por DIC são maiores que aqueles por DCBV, tanto nos homens como nas mulheres de 50 anos ou mais. O declínio pelo conjunto das doenças cardiovasculares foi maior em mulheres de 20 a 29 anos (-30%) e em homens de 30 a 39 anos (-26%). CONCLUSÃO: A força da intensidade da mortalidade cardiovascular diminuiu entre 1996 e 1998, a 2003 e 2005. Ainda assim há diferenças entre os grupos. Essa redução pode significar, em parte, um maior acesso aos métodos diagnósticos e terapêuticos.

Presença de mosquitos (Diptera: Culicidae) em piscinões na zona leste de São Paulo

INTRODUÇÃO: Alterações no ambiente vêm contribuindo com mudanças climáticas, como o aumento do volume de chuvas, que acarreta as inundações. Medidas estão sendo tomadas no enfrentamento das inundações, como a implantação dos reservatórios de contenção de cheias (piscinões). Neste trabalho, foi avaliada a fauna de culicídeos, de importância epidemiológica, nos piscinões Caguaçu e Inhumas. MÉTODOS: Foram realizadas coletas mensais nos piscinões Caguaçu e Inhumas, situados na região leste de São Paulo, de março de 2006 a fevereiro de 2007, empregando-se os métodos de concha entomológica e aspirador. Para análise dos dados, foram realizadas análises estatísticas descritivas e a regressão linear simples. RESULTADOS: Foram coletados 8.917 culicídeos, destacando-se Culex (Culex) quinquefasciatus, que representou 98,9% dos espécimes no Inhumas e 95,2% no Caguaçu. No Caguaçu, a maior frequência de imaturos foi observada no vertedouro (61%) e no Inhumas na canaleta (42,6%). A precipitação prediz 87% da abundância numérica de larvas de terceiro e de quarto estágio no Caguaçu e 60% do número de pupas coletadas. No Inhumas, a precipitação explicou 36% da abundância numérica de larvas e 18% do número de pupas. CONCLUSÕES: Culex quinquefasciatus, vetor de agentes da filariose, arboviroses e fator de incômodo à população, foi a espécie mais frequente nos dois ambientes. Medidas de controle da espécie nos piscinões estudados se fazem necessárias tendo em vista seu potencial epidemiológico.

Práticas preventivas de detecção de câncer em mulheres: comparação das estimativas dos inquéritos de saúde (ISA - Capital) e vigilância de fatores de risco e proteção para doenças crônicas por inquérito telefônico (VIGITEL - São Paulo)

OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi comparar estimativas obtidas em inquéritos domiciliar e telefônico, da realização dos exames de Papanicolaou e mamografia em mulheres residentes no município de São Paulo em 2008, segundo características sociodemográficas, bem como dimensionar as diferenças observadas. MÉTODOS: Foram utilizados os dados do ISA - Capital 2008, inquérito domiciliar realizado no município de São Paulo pela Universidade de São Paulo (USP), Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) e Secretaria de Estado da Saúde com apoio da Secretaria Municipal de Saúde de São Paulo, e do VIGITEL - São Paulo, inquérito telefônico realizado pelo Ministério da Saúde para Vigilância de Fatores de Risco e Proteção para Doenças Crônicas. Estimativas da realização do exame de Papanicolaou e mamografia na vida, bem como a realização no último ano foram comparadas segundo o tipo de inquérito (domiciliar/telefone) por meio de regressão de Poisson ajustada por idade e escolaridade. RESULTADOS: Não foram encontradas diferenças estatisticamente significantes entre as estimativas obtidas pelo VIGITEL e ISA - Capital para as prevalências de realização de mamografia no último ano. No entanto, para as estimativas globais de realização do exame de Papanicolaou alguma vez na vida e no último ano e da mamografia na vida, foi possível verificar diferenças estatisticamente significantes, com prevalências de cobertura superiores entre as entrevistadas pelo inquérito telefônico. CONCLUSÃO: Os resultados sinalizam a tendência de superestimação de alguns indicadores de cobertura de mamografia e de exame de Papanicolaou nos dados de pesquisa via telefone, apontando a necessidade de novos estudos que também contribuam para o melhor entendimento das diferenças observadas com o uso de diferentes modalidades de inquéritos.

Fatores associados à qualidade de vida de cuidadores de idosos em assistência domiciliária

O objetivo do presente estudo foi investigar se o comportamento da qualidade de vida (QV) de cuidadores de idosos em assistência domiciliária pode ser influenciado por características sociodemográficas, pela rede de suporte oferecida ao cuidador e por variáveis relacionadas ao ato de cuidar. Foram entrevistados 40 cuidadores de idosos de um Programa de Assistência Domiciliária da cidade de São Paulo. A QV foi mensurada utilizando-se a versão brasileira do Medical Outcomes Study 36 - Item Short-Form Health Survey (SF-36). Características sociodemográficas, as variáveis relacionadas à rede de suporte oferecida ao cuidador e ao ato de cuidar foram obtidas por meio de questionário complementar. A análise de regressão linear mostrou relação independente entre três domínios do SF-36 e o maior número de horas dedicadas ao cuidado: domínios capacidade funcional, aspecto físico e aspecto emocional. Possuir mais de oito anos de escolaridade implicou em melhor pontuação no domínio estado geral de saúde e pior pontuação no domínio aspecto social. Os cuidadores com mais de 60 anos de idade apresentaram pior pontuação no domínio aspecto físico e as mulheres pior pontuação no domínio dor. Os filhos ou cônjuges que prestam cuidado aos seus pais ou parceiros apresentaram pior pontuação no domínio aspecto emocional. Os cuidadores que modificaram sua rotina para prestar os cuidados apresentaram pior pontuação no domínio saúde mental. Tanto fatores sociodemográficos como a rede de suporte oferecida ao cuidador e os fatores relacionados à dinâmica do cuidado são capazes de influenciar negativamente a QV de cuidadores principais de idosos em atendimento domiciliário.

Prática e duração do aleitamento materno de crianças matriculadas em escolas particulares do município de São Paulo, SP

presente estudo descreve a prática de aleitamento materno e verifica possíveis fatores de associação com a duração do aleitamento materno exclusivo e aleitamento materno em crianças de escolas particulares do município de São Paulo. Fizeram parte do estudo 566 crianças, com 2 a 6 anos completos de idade. Foi considerada como variável dependente a duração do aleitamento materno (aleitamento materno exclusivo e aleitamento materno), e como independente idade e escolaridade materna, condição de trabalho da mãe e sexo da criança. A caracterização da amostra é apresentada por meio de distribuições de freqüências. A variável aleitamento materno foi descrita em categorias, e para análise foi utilizada como variável contínua. Para a análise da relação entre duração do aleitamento materno e as variáveis independentes utilizou-se a técnica de regressão múltipla de Cox adotando-se critério p < 0,05 para decisão de significância. Não houve associação entre as variáveis estudadas e tempo de duração das duas formas de aleitamento. Cerca de 80% das crianças deixaram de ser amamentadas exclusivamente antes dos seis meses de vida, o que mostra a necessidade de continuar o desenvolvimento de ações para incentivo e apoio à amamentação