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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Dario Brito Calçada
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Rezende, Solange Oliveira (President)
Camargo, Heloisa de Arruda
Carvalho, Deborah Ribeiro
Traina, Agma Juci Machado
Title in Portuguese
Redes de regras de associação filtradas e multialvo
Keywords in Portuguese
Geração de hipóteses
Mineração de dados
Multialvo
Redes
Redes de regras de associação
Regras de associação
Abstract in Portuguese
A descoberta de Regras de Associação é uma tarefa de mineração de dados que procura identificar padrões em datasets, permitindo, após a sua interpretação, identificar conhecimento específico acerca do problema em análise. A Mineração de Regras de Associação pode ser usada como uma metodologia para descobrir hipóteses ou teorias candidatas em um domínio do conhecimento. No entanto, o processo de Mineração de Regras de Associação gera um grande número de regras superando a capacidade de exploração do usuário. Esse fato pode tornar o processo de análise inviável, além de afetar negativamente o resultado de alguns algoritmos de extração de conhecimento. Diante disso, várias abordagens foram propostas para guiar o usuário na exploração das Regras de Associação descobertas, em especial com a utilização de estruturas de Rede, que permitem analisar as relações existentes entre as regras. Neste contexto, esse trabalho foi motivado pelo potencial uso de Redes na otimização da identificação do conhecimento, em processos de Mineração de Regras de Associação, formulando abordagens explicáveis. Outra motivação surge da lacuna referente ao uso de Redes em tarefas multialvo inerente de várias aplicações do mundo real. O desenvolvimento deste trabalho teve o intento de avançar as pesquisas da área de Mineração de Regras de Associação com o uso de Redes em relação a métodos de geração de hipóteses validáveis com um ou dois itens objetivo, tanto em relação à interpretabilidade como na expressividade das representações construídas. Um Mapeamento Sistemático da literatura da área foi realizado com a finalidade de conhecer o estado da arte sobre como o uso das Redes pode auxiliar nos processos de Mineração de Regras de Associação. Neste trabalho é proposto e desenvolvido um método de seleção e avaliação das medidas de suporte e confiança mínimos referentes a extração de Regras de Associação com o uso de Medidas de Centralidade de Redes, cuja contribuição principal foi a elaboração de um critério objetivo para extração de Regras de Associação. Foram também propostas, desenvolvidas e validadas duas novas Redes, as Redes de Regras de Associação Filtradas (Filtered-ARNs) e as Redes de Regras de Associação Multialvo (MTARNs) que promoveram um impacto positivo na identificação do conhecimento por meio da comprovação matemática da influência entre os elementos de uma Regra de Associação e ampliaram a capacidade de extração do conhecimento em estudos de aplicações multialvo.
Title in English
Filtered and multi-target association rules networks
Keywords in English
Association rules
Association rules networks
Data mining
Generation of hypotheses
Multi-target
Networks
Abstract in English
The discovery of Association Rules is a data mining task that seeks to identify patterns in datasets, allowing, after its interpretation, to determine specific knowledge about the problem under analysis. Association Rules Mining can be used as a methodology for discovering hypotheses or candidate theories in a knowledge domain. However, the Association Rules Mining process generates a large number of rules that exceed the users ability to exploit. This fact may make the analysis process impracticable, as well as negatively affect the outcome of some knowledge extraction algorithms. Therefore, several approaches were proposed to guide the user in the exploration of the discovered Association Rules, especially with the use of Network structures, which allow to analyze the relations between the rules. In this context, this work was motivated by the potential use of Networks in the optimization of knowledge identification, in Association Rules Mining processes, formulating explanable approaches. Another motivation arises from the gap regarding the use of Networks in multi-target tasks inherent to several real-world applications. The development of this work was intended to advance the research of the Association Rules Mining with the use of Networks with methods of generating validate hypotheses with one or two target items, both about the interpretability and in the expressiveness of representations built. A Systematic Mapping of the literature of the area was carried out with the purpose of knowing the state of the art on how the use of the Networks can help in the Mining processes of Association Rules. In this work, a method of selection and evaluation of the minimum support and trust measures regarding the extraction of Association Rules with the use of Network Centralization Measures was proposed and developed, whose main contribution was the elaboration of an objective criterion for extraction of Association Rules. Two new networks were also introduced, developed and validated, the Filtered Association Rules Networks (Filtered-ARNs) and the Multi-Target Association Rules Networks (MTARNs) that promoted a positive impact on the identification of knowledge through mathematical proof of the influence between the elements of an Association Rule and extended the capacity of knowledge extraction in studies of multi-target applications.
 
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Publishing Date
2019-04-29
 
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