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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2018.tde-05032018-103943
Document
Author
Full name
Haroldo Issao Guibu
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2017
Supervisor
Committee
José Neto, João (President)
Freitas, Aparecido Valdemir de
Rocha, Ricardo Luis de Azevedo da
Vega, Ítalo Santiago
Zorzo, Sérgio Donizetti
Title in Portuguese
Tecnologias adaptativas aplicadas na flexibilização de redes neurais artificiais e redes de Petri.
Keywords in Portuguese
Aprendizado computacional
Redes de Petri
Redes neurais
Sistemas de apoio à decisão
Abstract in Portuguese
O objetivo deste trabalho é o estudo das tecnologias adaptativas aplicadas às redes neurais artificiais e às redes de Petri. Além disso, uma metodologia é proposta para estas aplicações a partir da definição de uma rede de Petri colorida adaptativa. Inicialmente, as redes neurais artificiais são estudadas do ponto de vista da extração de regras. Uma das críticas recorrentes às redes neurais artificiais é a característica de "caixa preta" das soluções, significando que as soluções escondem o mecanismo de funcionamento, deixando em dúvida a razão de seu funcionamento. A extração de regras a partir das redes neurais artificiais objetiva apresentar uma solução equivalente baseada em regras que para os especialistas em uma determinada área seja mais inteligível ou transparente. Outro ponto importante é a inserção de regras nas redes neurais artificiais. Esta inserção é possível a partir da versão baseada em regras das redes neurais artificiais. Um especialista humano em uma área muitas vezes cria um conjunto de regras que o auxiliam na compreensão do problema. Se estas regras forem inseridas ao conjunto de regras obtidas através dos dados, o novo conjunto de regras conterá ao mesmo tempo o conhecimento humano e o conhecimento extraído dos dados. As tecnologias adaptativas de extração e inserção de regras tornam as soluções mais flexíveis. As redes de Petri são, em certo sentido, complementares às redes neurais artificiais pois foram criadas para tratar os "Sistemas a Eventos Discretos" ou sistemas sequenciais, enquanto que as redes neurais artificiais possuem uma natureza combinatória. Muitas extensões foram propostas à redes de Petri ao longo dos anos e entre estas extensões aparecem associações de redes de Petri e redes neurais artificiais. Nestas associações, muitas técnicas desenvolvidas para as redes neurais artificiais foram incorporadas às redes de Petri como, por exemplo, as diversas formas de aprendizado. Utilizando a característica das redes de Petri de modelagem de sistemas sequenciais, a fase de treinamento das redes neurais artificiais pode ser controlada pela rede de Petri. Neste trabalho, a incorporação de regras à rede de Petri é examinada assim como a sua aplicação a sistemas de apoio à decisão e a sistemas de manufatura flexível.
Title in English
Adaptive technologies applied to flexibilization of artificial neural networks and Petri nets.
Keywords in English
Adaptive automata
Adaptive Petri networks
Artificial neural networks
Decision support systems
Machine learning
Abstract in English
The objective of this work is the study of adaptive technologies applied to artificial neural networks and Petri nets. In addition, a methodology is proposed for these applications from the definition of an adaptive color Petri net. Initially, artificial neural networks are studied from the point of view of rule extraction. One of the recurring criticisms of artificial neural networks is the "black box" feature of the solutions, meaning that the solutions hide the working mechanism, casting doubt on the reason for its operation. The extraction of rules from the artificial neural networks aims to present an equivalent solution based on rules that for the experts in a given area is more intelligible or transparent. Another important point is the insertion of rules in artificial neural networks. This insertion is possible from the rule-based version of artificial neural networks. A human expert in an area often creates a set of rules that aid in understanding the problem. If these rules are inserted into the set of rules obtained from the data, the new set of rules will contain at the same time the human knowledge and the knowledge extracted from the data. Adaptive rule extraction and insertion technologies make solutions more flexible. Petri nets are, in a sense, complementary to artificial neural networks as they were designed to treat "Discrete Event Systems" or sequential systems, while artificial neural networks have a combinatorial nature. Many extensions have been proposed to the Petri nets over the years and among these extensions appear associations of Petri nets and artificial neural networks. In these associations, many techniques developed for artificial neural networks were incorporated into Petri nets, such as the various forms of learning. Using the Petri nets feature of sequential modeling, the training phase of artificial neural networks can be controlled by the Petri net. In this work, the incorporation of rules into the Petri net is examined as well as its application to decision support systems and flexible manufacturing systems.
 
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Publishing Date
2018-03-07
 
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