Incremental filter and wrapper approaches for feature discretization

Discrete data representations are necessary, or at least convenient, in many machine learning problems. While feature selection (FS) techniques aim at finding relevant subsets of features, the goal of feature discretization (FD) is to find concise (quantized) data representations, adequate for the learning task at hand. In this paper, we propose two incremental methods for FD. The first method belongs to the filter family, in which the quality of the discretization is assessed by a (supervised or unsupervised) relevance criterion. The second method is a wrapper, where discretized features are assessed using a classifier. Both methods can be coupled with any static (unsupervised or supervised) discretization procedure and can be used to perform FS as pre-processing or post-processing stages. The proposed methods attain efficient representations suitable for binary and multi-class problems with different types of data, being competitive with existing methods. Moreover, using well-known FS methods with the features discretized by our techniques leads to better accuracy than with the features discretized by other methods or with the original features. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

An unsupervised approach to feature discretization and selection

Many learning problems require handling high dimensional datasets with a relatively small number of instances. Learning algorithms are thus confronted with the curse of dimensionality, and need to address it in order to be effective. Examples of these types of data include the bag-of-words representation in text classification problems and gene expression data for tumor detection/classification. Usually, among the high number of features characterizing the instances, many may be irrelevant (or even detrimental) for the learning tasks. It is thus clear that there is a need for adequate techniques for feature representation, reduction, and selection, to improve both the classification accuracy and the memory requirements. In this paper, we propose combined unsupervised feature discretization and feature selection techniques, suitable for medium and high-dimensional datasets. The experimental results on several standard datasets, with both sparse and dense features, show the efficiency of the proposed techniques as well as improvements over previous related techniques.

Feature Discretization with Relevance and Mutual Information Criteria

Feature discretization (FD) techniques often yield adequate and compact representations of the data, suitable for machine learning and pattern recognition problems. These representations usually decrease the training time, yielding higher classification accuracy while allowing for humans to better understand and visualize the data, as compared to the use of the original features. This paper proposes two new FD techniques. The first one is based on the well-known Linde-Buzo-Gray quantization algorithm, coupled with a relevance criterion, being able perform unsupervised, supervised, or semi-supervised discretization. The second technique works in supervised mode, being based on the maximization of the mutual information between each discrete feature and the class label. Our experimental results on standard benchmark datasets show that these techniques scale up to high-dimensional data, attaining in many cases better accuracy than existing unsupervised and supervised FD approaches, while using fewer discretization intervals.

PergNET: sistema de apoio ao estudo através da realização de jogo didácticos

Uma forma suplementar de apoio ao estudo do aluno, numa disciplina, será o de permitir que os alunos testem os conceitos apreendidos durante o seu processo de estudo pessoal através de jogos didácticos. Estes jogos, realizados individualmente ou em grupo, apresentam um conjunto de perguntas de desafio onde cada interveniente irá seleccionar uma resposta. Esta forma de realização de um questionário aparece aliada à componente lúdica de um jogo que possibilita a aprendizagem progressiva e incremental com o valor acrescentado de permitir aos intervenientes a discussão sobre o tópico da pergunta, sobre as respostas e sobre outros aspectos relacionados com a temática consolidando o seu conhecimento. O desenvolvimento de jogos de uma forma distribuída apresenta alguns desafios, nomeadamente, a sincronização entre os diversos intervenientes e a ultrapassagem de dificuldades inseridas por firewalls e NATs. Estes problemas devem ser resolvidos por uma camada de comunicação que suporte o desenvolvimento de aplicações distribuídas. O objectivo principal deste trabalho foi a criação desse sistema de comunicações baseado na tecnologia .NET, que permite interligar vários utilizadores localizados em redes privadas ou pública. A infra-estrutura possibilita a constituição de diversos grupos de participantes sendo possível o envio de mensagens ponto a ponto e a difusão de mensagens para o grupo. A avaliação da infra-estrutura de comunicações foi realizada através de uma aplicação de apoio ao estudo dos alunos por meio de jogos didácticos, mostrando que os problemas enunciados foram resolvidos.

Construção de obras de arte de médio vão através do método construtivo de viga de lançamento (V.L.)

O presente relatório de estágio enquadra-se no âmbito do Trabalho Final de Mestrado no curso de Engenharia Civil, perfil de Estruturas, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. Desta forma, foi realizado um estágio na empresa Opway – Engenharia, com a duração de 16 semanas, com integração na Direcção Técnica e de Inovação desempenhando as funções de análise e acompanhamento de obras de arte especiais de médio vão. Pretende-se demonstrar, neste relatório, a grande especificidade deste tipo de construções quer ao nível do Dimensionamento como ao nível da Construção. Ao nível do processo de Dimensionamento são apresentados dois capítulos, um relativo ao projecto de alterações de uma Viga de Lançamento e outro relativo ao projecto de execução de um viaduto construído através deste tipo de cimbres. Desta forma, o Capítulo 2 aborda os principais factores a ter em consideração num caso de adaptação de um cimbre deste tipo, utilizado anteriormente num determinado tabuleiro, para um novo tabuleiro a realizar, com características necessariamente diferentes. Por sua vez, o Capítulo 5 prende-se com uma análise e descrição de um projecto de execução de um tabuleiro de um viaduto construído por este método construtivo. No âmbito de Construção, o Capítulo 3 aborda o método de funcionamento deste tipo de cimbres desde que chega ao local da empreitada, até à sua saída. O Capítulo 4 consiste numa avaliação de soluções para a construção de um tabuleiro, onde a solução inicial consistia na construção por avanços sucessivos enquanto que a solução variante, (adoptada), consiste na construção por lançamento incremental. Neste capítulo está demonstrada a variação de quantidades de materiais entre as duas soluções e consequentemente a sua tradução em valores monetários. Os casos de estudo, que serviram como base de trabalho, ao nível do acompanhamento da construção foram, o Viaduto ferroviário de alta velocidade “O Marco”, em Santiago de Compostela e o Viaduto sobre o Rio Águeda em Ciudad Rodrigo. Ao nível do aspecto de projecto, o caso em estudo foi do Viaduto sobre a Ribeira de Zacarias (V3), integrado na subconcessão do Douro Interior, Alfândega da Fé. Este relatório resulta da análise de documentos relativos aos diferentes tipos de projecto mencionados como também da oportunidade de realização de acompanhamento da construção deste tipo de obras de arte.

Deformação miocárdica em atletas de diferentes modalidades – Um estudo por 2D Speckle Tracking: projecto de investigação

Mestrado em Tecnologia de Diagnóstico e Intervenção Cardiovascular. Área de Especialização: Ultrassonografia Cardiovascular

Sistema de digitalização, detecção e classificação automática de recibos em dispositivos móveis

Ao longo dos últimos anos tem-se assistido a uma rápida evolução dos dispositivos móveis. Essa evolução tem sido mais intensa no poder de processamento, na resolução e qualidade das câmaras e na largura de banda das redes móveis de nova geração. Outro aspecto importante é o preço, pois cada vez mais existem dispositivos móveis avançados a um preço acessível, o que facilita a adopção destes equipamentos por parte dos utilizadores. Estes factores contribuem para que o número de utilizadores com “computadores de bolso” tenda a aumentar, possibilitando cada vez mais a criação de ferramentas com maior complexidade que tirem partido das características desses equipamentos. Existem muitas aplicações que exploram estas características para facilitar o trabalho aos utilizadores. Algumas dessas aplicações conseguem retirar informação do mundo físico e fazer algum tipo de processamento, como por exemplo, um leitor de códigos QR ou um OCR (Optical Character Recognizer). Aproveitando o potencial dos dispositivos móveis actuais, este trabalho descreve o estudo, a implementação e a avaliação de uma aplicação de realidade aumentada para adquirir e gerir recibos em papel de forma automática e inteligente. A aplicação utiliza a câmara do dispositivo para adquirir imagens dos recibos de forma a poder processá-las recorrendo a técnicas de processamento de imagem. Tendo uma imagem processada do recibo é efectuado um reconhecimento óptico de caracteres para extracção de informação e é utilizada uma técnica de classificação para atribuir uma classe ao documento. Para um melhor desempenho do classificador é utilizada uma estratégia de aprendizagem incremental. Após a correcta classificação é possível visualizar o recibo com informação adicional (realidade aumentada). O trabalho proposto inclui também a avaliação da interface e dos algoritmos desenvolvidos.

Análise e implementação de filtros e controladores num sistema de processamento digital de sinal

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Automação e Electrónica Industrial

Integração de reacção e deliberação em agentes inteligentes

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Redes de Comunicação e Multimédia

Reconstructing the architectural evolution of volcanic islands from combined K/AR, morphologic, tectonic, and magnetic data. The Faial Island exemple (Azores)

The morpho-structural evolution of oceanic islands results from competition between volcano growth and partial destruction by mass-wasting processes. We present here a multi-disciplinary study of the successive stages of development of Faial (Azores) during the last 1 Myr. Using high-resolution digital elevation model (DEM), and new K/Ar, tectonic, and magnetic data, we reconstruct the rapidly evolving topography at successive stages, in response to complex interactions between volcanic construction and mass wasting, including the development of a graben. We show that: (1) sub-aerial evolution of the island first involved the rapid growth of a large elongated volcano at ca. 0.85 Ma, followed by its partial destruction over half a million years; (2) beginning about 360 ka a new small edifice grew on the NE of the island, and was subsequently cut by normal faults responsible for initiation of the graben; (3) after an apparent pause of ca. 250 kyr, the large Central Volcano (CV) developed on the western side of the island at ca 120 ka, accumulating a thick pile of lava flows in less than 20 kyr, which were partly channelized within the graben; (4) the period between 120 ka and 40 ka is marked by widespread deformation at the island scale, including westward propagation of faulting and associated erosion of the graben walls, which produced sedimentary deposits; subsequent growth of the CV at 40 ka was then constrained within the graben, with lava flowing onto the sediments up to the eastern shore; (5) the island evolution during the Holocene involves basaltic volcanic activity along the main southern faults and pyroclastic eruptions associated with the formation of a caldera volcano-tectonic depression. We conclude that the whole evolution of Faial Island has been characterized by successive short volcanic pulses probably controlled by brief episodes of regional deformation. Each pulse has been separated by considerable periods of volcanic inactivity during which the Faial graben gradually developed. We propose that the volume loss associated with sudden magma extraction from a shallow reservoir in different episodes triggered incremental downward graben movement, as observed historically, when immediate vertical collapse of up to 2 m was observed along the western segments of the graben at the end of the Capelinhos eruptive crises (1957-58).

A numerical analysis of generalized Boussinesq-type equation using continuos/discontinuous FEM

An improved class of Boussinesq systems of an arbitrary order using a wave surface elevation and velocity potential formulation is derived. Dissipative effects and wave generation due to a time-dependent varying seabed are included. Thus, high-order source functions are considered. For the reduction of the system order and maintenance of some dispersive characteristics of the higher-order models, an extra O(mu 2n+2) term (n ??? N) is included in the velocity potential expansion. We introduce a nonlocal continuous/discontinuous Galerkin FEM with inner penalty terms to calculate the numerical solutions of the improved fourth-order models. The discretization of the spatial variables is made using continuous P2 Lagrange elements. A predictor-corrector scheme with an initialization given by an explicit RungeKutta method is also used for the time-variable integration. Moreover, a CFL-type condition is deduced for the linear problem with a constant bathymetry. To demonstrate the applicability of the model, we considered several test cases. Improved stability is achieved.

Exploiting the bin-class histograms for feature selection on discrete data

In machine learning and pattern recognition tasks, the use of feature discretization techniques may have several advantages. The discretized features may hold enough information for the learning task at hand, while ignoring minor fluctuations that are irrelevant or harmful for that task. The discretized features have more compact representations that may yield both better accuracy and lower training time, as compared to the use of the original features. However, in many cases, mainly with medium and high-dimensional data, the large number of features usually implies that there is some redundancy among them. Thus, we may further apply feature selection (FS) techniques on the discrete data, keeping the most relevant features, while discarding the irrelevant and redundant ones. In this paper, we propose relevance and redundancy criteria for supervised feature selection techniques on discrete data. These criteria are applied to the bin-class histograms of the discrete features. The experimental results, on public benchmark data, show that the proposed criteria can achieve better accuracy than widely used relevance and redundancy criteria, such as mutual information and the Fisher ratio.