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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2012.tde-05092012-163421
Document
Author
Full name
Reginaldo Inojosa da Silva Filho
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2012
Supervisor
Committee
Rocha, Ricardo Luis de Azevedo da (President)
Barco, Luiz
Bueno, Átila Madureira
Piqueira, José Roberto Castilho
Silva, Flávio Soares Corrêa da
Title in Portuguese
Uma nova formulação algébrica para o autômato finito adaptativo de segunda ordem aplicada a um modelo de inferência indutiva.
Keywords in Portuguese
Aprendizado computacional
Linguagens formais
Teoria dos autômatos
Abstract in Portuguese
O objetivo deste trabalho é apresentar o modelo dos autômatos adaptativos de segunda ordem e mostrar a forte conexão desse modelo com o aprendizado indutivo no limite. Tal modelo é definido com a utilização de um conjunto de transformações sobre autômatos finitos não - determinísticos e a conexão com o aprendizado no limite á estabelecida usando o conceito de mutação composta, onde uma hipótese inicial dá início ao processo de aprendizagem, produzindo, após uma sequência de transformações sofridas por essa primeira hipótese, um modelo final que é o resultado correto do aprendizado. Será apresentada a prova de que um autômato adaptativos de segunda ordem, usado como um aprendiz, pode realizar o processo de aprendizado no limite. O formalismo dos autômatos adaptativos de segunda ordem é desenvolvido sobre o modelo dos autômatos adaptativos de primeira ordem, uma extensão natural do modelo dos autômatos adaptativos clássicos. Embora tenha o mesmo poder computacional, o autômato adaptativo de primeira ordem apresenta uma notação mais simples e rigorosa que o seu antecessor, permitindo derivar novas propriedades. Uma dessas propriedades é justamente sua capacidade de aprendizado. Como consequência, o modelo dos autômatos adaptativos de segunda ordem aumenta a expressividade computacional dos dispositivos adaptativos através da sua notação recursiva, e também através do seu potencial para o uso em aplicações de aprendizado de máquina, ilustrados nesta tese. Uma arquitetura de aprendizado de máquina usando os autômatos adaptativos de segunda ordem é proposto e um modelo de identificação no limite, aplicado em processos de inferência para linguagens livre de contexto, é apresentado.
Title in English
A new algebraic approach for the second-order finite adaptive automation applied to an inductive inference model.
Keywords in English
Automata theory
Formal languages
Machine learning
Abstract in English
The purpose of this work is to present the second-order adaptive automaton under an transformation automata approach and to show the strong connection of this model with learning in the limit. The connection is established using the adaptive mutations, in which any hypothesis can be used to start a learning process, and produces a correct final model following a step-by-step transformation of that hypothesis by a second-order adaptive automaton. Second-order adaptive automaton learner will be proved to acts as a learning in the limit. The presented formalism is developed over the first-order adaptive automaton, a natural and unified extension of the classical adaptive automaton. First-order adaptive automaton is a new and better representation for the adaptive finite automaton and to also show that both formulations the original and the newly created have the same computational power. Afterwards both formulations show to be equivalent in representation and in computational power, but the new one has a highly simplified notation. The use of the new formulation actually allows simpler theorem proofs and generalizations, as can be verified in this work. As results, the second-order adaptive automaton enhances the computational expressiveness of adaptive automaton through its recursive notation, and also its skills for the use in machine learning applications were illustrated here. An architecture of machine learning to use the adaptive technology is proposed and the model of identification in limit applied in inference processes for free-context languages.
 
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Publishing Date
2012-09-10
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • SILVA FILHO, R. I., ROCHA, R. L. A., and GUIRALDELLI, R. H. G. Learning in the Limit: a mutational and adaptive approach. In Solomonoff 85th Memorial Conference, Melbourne, 2013. Algorithmic Probability and Friends. Bayesian Prediction and Artificial Intelligence - LNCS/LNAI.Heidelberg : Springer-Verlag, 2013. Available from: http://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-44958-1_8.
  • SILVA FILHO, R. I., e ROCHA, R. L. A. Adaptive Finite Automaton: A New Algebraic Approach. In International Conference on Adaptive and Natural Computing Algorithms - ICANNGA'2011, Ljubljana, 2011. Lecture Notes on Computer Science.Heidelberg : Springer-Verlag, 2011.
  • SILVA FILHO, R. I., e ROCHA, R. L. A. Uma proposta de aplicação da Tecnologia Adaptativa na Teoria Algorítmica do Aprendizado. In III Workshop de Tecnologia Adaptativa - WTA 2009, São Paulo, 2009. Memórias do WTA 2009 - Terceiro Workshop de Tecnologia Adaptativa.São Paulo : Escola Politécnica da USP, 2009.
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