Ranqueamento de atributos por meio de random forests e métricas de centralidade em redes complexas

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Cantão, Adriano Henrique
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Centrality measures; Complex networks; Feature ranking; Métricas de centralidade; Random forests; Ranqueamento de atributos; Redes complexas
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59143/tde-05122022-102337/

O volume de dados disponíveis aumentou rapidamente nos últimos anos e, com isso, os datasets geralmente acabam tendo muitos atributos irrelevantes que podem dificultar a compreensão humana e até levar a modelos de aprendizado de máquina ruins. É possível lidar com esse problema ordenando os atributos de acordo com suas relevâncias e, se desejado, pode ser aplicado um valor de corte ou a estratégia dos top-k para reduzir o número de atributos, mantendo apenas os mais relevantes. Esta pesquisa aborda esse problema e propõe um novo método que emprega árvores de uma Random Forest para transformar um dataset em uma rede complexa na qual métricas de centralidade são aplicadas para ranquear os atributos. O processo representa cada árvore como um grafo, onde todos os atributos na Árvore de Decisão são vértices e as ligações entre os nós (pai → filho) da árvore são representados por uma aresta ponderada entre os dois respectivos vértices. A união de todos os grafos de árvores individuais leva à rede complexa. Experimentos foram realizados em 97 datasets de classificação e regressão rotulados, com variação nos níveis de ruído dos atributos e dos exemplos. Os resultados mostram que, para redes complexas geradas a partir de Random Forests, as métricas de peso de aresta unitário e out-of-bag apresentaram melhores resultados para datasets de classificação e regressão, respectivamente; as métricas de centralidade tiveram melhor desempenho em redes não orientadas, em geral. É possível concluir que a centralidade do autovetor e a importância dos atributos da Random Forest têm desempenho equivalente. Em outras palavras, não houve diferença estatisticamente significativa entre eles em todas, exceto em uma situação (com 40% de ruído nos exemplos para datasets de regressão), com nível de confiança de 95%.