Current trends in modeling hostpathogen interactions

The rapid emergence of infectious diseases calls for immediate attention to determine practical solutions for intervention strategies. To this end, it becomes necessary to obtain a holistic view of the complex hostpathogen interactome. Advances in omics and related technology have resulted in massive generation of data for the interacting systems at unprecedented levels of detail. Systems-level studies with the aid of mathematical tools contribute to a deeper understanding of biological systems, where intuitive reasoning alone does not suffice. In this review, we discuss different aspects of hostpathogen interactions (HPIs) and the available data resources and tools used to study them. We discuss in detail models of HPIs at various levels of abstraction, along with their applications and limitations. We also enlist a few case studies, which incorporate different modeling approaches, providing significant insights into disease. (c) 2013 Wiley Periodicals, Inc.

Query Click and Text Similarity Graph for Query Suggestions

Query suggestion is an important feature of the search engine with the explosive and diverse growth of web contents. Different kind of suggestions like query, image, movies, music and book etc. are used every day. Various types of data sources are used for the suggestions. If we model the data into various kinds of graphs then we can build a general method for any suggestions. In this paper, we have proposed a general method for query suggestion by combining two graphs: (1) query click graph which captures the relationship between queries frequently clicked on common URLs and (2) query text similarity graph which finds the similarity between two queries using Jaccard similarity. The proposed method provides literally as well as semantically relevant queries for users' need. Simulation results show that the proposed algorithm outperforms heat diffusion method by providing more number of relevant queries. It can be used for recommendation tasks like query, image, and product suggestion.

Técnicas multivariantes de apoyo a la gestión del conocimiento

La tesis contiene 4 capítulos principales. El primero de ellos recapitula sobre el concepto de data mining y su tipología, desde la perspectiva del análisis de datos de encuestas. Se realiza una clasificación entre técnicas exploratorias y técnicas predictivas, poniendo el énfasis en los análisis de componentes, de correspondencias simples, múltiples y clasificación, por un lado, y la metodología PLS path modelling y modelos Logit por otro. En el siguiente capítulo se realiza una aplicación de los métodos anteriores sobre los datos obtenidos de una encuesta on-line sobre satisfacción respecto a una institución y la viabilidad de una tienda de productos corporativos con el logotipo de la misma, comparando los resultados de las diferentes técnicas empleadas. El siguiente capítulo trata sobre una técnica relacionada con las técnicas exploratorias expuestas anteriormente que tiene que ver con la situación que se produce cuando se quieren analizar varias tablas de datos simultáneamente y de forma equilibrada. En particular trata sobre el problema que se presenta cuando esas tablas contienen distintos y distinto número de individuos. Se presenta una modificación del método original que permite dicho análisis y cuya efectividad es probada mediante un pequeño ejercicio de simulación así como el análisis práctico de una encuesta real sobre desigualdad social en un conjunto de 10 países diferentes. Para acabar, el último capítulo considera el caso en el que se quieren analizar respuestas a diferentes tipos de preguntas en un análisis de tipo exploratorio. En particular, cuando las preguntas dan lugar a variables continuas, categóricas y frecuencias provenientes de corpus textuales generados a partir de las respuestas a una pregunta abierta. Se considera en concreto la situación producida cuando existen dos tipos de entrevistados diferenciados por el idioma en que contestan, generando corpus distintos. Se muestra una posible manera de tratar esta situación, utilizando para ello la misma encuesta del primer capítulo.

Conservation science in NOAA’s National Marine Sanctuaries: description and recent accomplishments

This report describes cases relating to the management of national marine sanctuaries in which certain scientific information was required so managers could make decisions that effectively protected trust resources. The cases presented represent only a fraction of difficult issues that marine sanctuary managers deal with daily. They include, among others, problems related to wildlife disturbance, vessel routing, marine reserve placement, watershed management, oil spill response, and habitat restoration. Scientific approaches to address these problems vary significantly, and include literature surveys, data mining, field studies (monitoring, mapping, observations, and measurement), geospatial and biogeographic analysis, and modeling. In most cases there is also an element of expert consultation and collaboration among multiple partners, agencies with resource protection responsibilities, and other users and stakeholders. The resulting management responses may involve direct intervention (e.g., for spill response or habitat restoration issues), proposal of boundary alternatives for marine sanctuaries or reserves, changes in agency policy or regulations, making recommendations to other agencies with resource protection responsibilities, proposing changes to international or domestic shipping rules, or development of new education or outreach programs. (PDF contains 37 pages.)

Metrics of monograph use in the Marston Science Library

As academic libraries are increasingly supported by a matrix of databases functions, the use of data mining and visualization techniques offer significant potential for future collection development and service initiatives based on quantifiable data. While data collection techniques are still not standardized and results may be skewed because of granularity problems, faulty algorithms, and a host of other factors, useful baseline data is extractable and broad trends can be identified. The purpose of the current study is to provide an initial assessment of data associated with science monograph collection at the Marston Science Library (MSL), University of Florida. These sciences fall within the major Library of Congress Classification schedules of Q, S, and T, excluding R, TN, TR, and TT. Overall strategy of this project is to look at the potential science audiences within the university community and analyze data related to purchasing and circulation patterns, e-book usage, and interlibrary loan statistics. While a longitudinal study from 2004 to the present would be ideal, this paper presents the results from the academic year July 1, 2008 to June 30, 2009 which was chosen as the pilot period because all data reservoirs identified above were available.

Construcción de un modelo predictivo de tipo Gradient boosting para ventas online

En este proyecto se describirá como construir un modelo predictivo de tipo gradient boosting para predecir el número de ventas online de un producto X del cual solo sabremos su número de identificación, teniendo en cuenta las campañas publicitarias y las características tanto cualitativas y cuantitativas de éste. Para ello se utilizarán y se explicarán las diferentes técnicas utilizadas, como son: la técnica de la validación cruzada y el Blending. El objetivo del proyecto es implementar el modelo así como explicar con exactitud cada técnica y herramienta utilizada y obtener un resultado válido para la competición propuesta en Kaggle con el nombre de Online Product Sales.

J48Consolidated: an implementation of CTC algorithm for WEKA

The CTC algorithm, Consolidated Tree Construction algorithm, is a machine learning paradigm that was designed to solve a class imbalance problem, a fraud detection problem in the area of car insurance [1] where, besides, an explanation about the classification made was required. The algorithm is based on a decision tree construction algorithm, in this case the well-known C4.5, but it extracts knowledge from data using a set of samples instead of a single one as C4.5 does. In contrast to other methodologies based on several samples to build a classifier, such as bagging, the CTC builds a single tree and as a consequence, it obtains comprehensible classifiers. The main motivation of this implementation is to make public and available an implementation of the CTC algorithm. With this purpose we have implemented the algorithm within the well-known WEKA data mining environment http://www.cs.waikato.ac.nz/ml/weka/). WEKA is an open source project that contains a collection of machine learning algorithms written in Java for data mining tasks. J48 is the implementation of C4.5 algorithm within the WEKA package. We called J48Consolidated to the implementation of CTC algorithm based on the J48 Java class.

Utilização de modelos de classificação para mineração de dados relacionados à aprendizagem de matemática e ao perfil de professores do ensino fundamental

No presente trabalho foram utilizados modelos de classificação para minerar dados relacionados à aprendizagem de Matemática e ao perfil de professores do ensino fundamental. Mais especificamente, foram abordados os fatores referentes aos educadores do Estado do Rio de Janeiro que influenciam positivamente e negativamente no desempenho dos alunos do 9 ano do ensino básico nas provas de Matemática. Os dados utilizados para extrair estas informações são disponibilizados pelo Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira que avalia o sistema educacional brasileiro em diversos níveis e modalidades de ensino, incluindo a Educação Básica, cuja avaliação, que foi foco deste estudo, é realizada pela Prova Brasil. A partir desta base, foi aplicado o processo de Descoberta de Conhecimento em Bancos de Dados (KDD - Knowledge Discovery in Databases), composto das etapas de preparação, mineração e pós-processamento dos dados. Os padrões foram extraídos dos modelos de classificação gerados pelas técnicas árvore de decisão, indução de regras e classificadores Bayesianos, cujos algoritmos estão implementados no software Weka (Waikato Environment for Knowledge Analysis). Além disso, foram aplicados métodos de grupos e uma metodologia para tornar as classes uniformemente distribuídas, afim de melhorar a precisão dos modelos obtidos. Os resultados apresentaram importantes fatores que contribuem para o ensino-aprendizagem de Matemática, assim como evidenciaram aspectos que comprometem negativamente o desempenho dos discentes. Por fim, os resultados extraídos fornecem ao educador e elaborador de políticas públicas fatores para uma análise que os auxiliem em posteriores tomadas de decisão.

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.

Mineração de dados para previsão de eventos extremos de precipitação

No presente trabalho foram desenvolvidos modelos de classificação aplicados à mineração de dados climáticos para a previsão de eventos extremos de precipitação com uma hora de antecedência. Mais especificamente, foram utilizados dados observacionais registrados pela estação meteorológica de superfície localizada no Instituto Politécnico da Universidade do Estado do Rio de Janeiro em Nova Friburgo RJ, durante o período de 2008 a 2012. A partir desses dados foi aplicado o processo de Descoberta de Conhecimento em Banco de Dados (KDD Knowledge Discovery in Databases), composto das etapas de preparação, mineração e pós processamento dos dados. Com base no uso de algoritmos de Redes Neurais Artificiais e Árvores de Decisão para a extração de padrões que indicassem um acúmulo de precipitação maior que 10 mm na hora posterior à medição das variáveis climáticas, pôde-se notar que a utilização da observação meteorológica de micro escala para previsões de curto prazo é suscetível a altas taxas de alarmes falsos (falsos positivos). Para contornar este problema, foram utilizados dados históricos de previsões realizadas pelo Modelo Eta com resolução de 15 km, disponibilizados pelo Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais CPTEC/INPE. De posse desses dados, foi possível calcular os índices de instabilidade relacionados à formação de situação convectiva severa na região de Nova Friburgo e então armazená-los de maneira estruturada em um banco de dados, realizando a união entre os registros de micro e meso escala. Os resultados demonstraram que a união entre as bases de dados foi de extrema importância para a redução dos índices de falsos positivos, sendo essa uma importante contribuição aos estudos meteorológicos realizados em estações meteorológicas de superfície. Por fim, o modelo com maior precisão foi utilizado para o desenvolvimento de um sistema de alertas em tempo real, que verifica, para a região estudada, a possibilidade de chuva maior que 10 mm na próxima hora.

Distributed flow algorithms for scalable similarity visualization

We describe simple yet scalable and distributed algorithms for solving the maximum flow problem and its minimum cost flow variant, motivated by problems of interest in objects similarity visualization. We formulate the fundamental problem as a convex-concave saddle point problem. We then show that this problem can be efficiently solved by a first order method or by exploiting faster quasi-Newton steps. Our proposed approach costs at most O(|ε|) per iteration for a graph with |ε| edges. Further, the number of required iterations can be shown to be independent of number of edges for the first order approximation method. We present experimental results in two applications: mosaic generation and color similarity based image layouting. © 2010 IEEE.