Intelligent Systems
Dombi József által meghirdetett doktori kutatási témák - 2010
- Informatika Doktori Iskola
- Matematika Doktori Iskola
- Budapesti Műszaki Főiskola Alkalmazott Informatikai Doktori Iskola
Informatika Doktori Iskola
Klaszterezési módszerek alkalmazása a gépi tanulás területén
A kutatási téma leírása:
A klaszterezés a felügyelet nélküli eljárásokhoz tartozik. Az eljárás során az eredeti adathalmazt kisebb osztályokra bontjuk. A tanuló algoritmusok időigényes eljárások és a feldolgozni kívánt adatmennyiség függvényében drasztikusan nő a számítási igény. Célszerű ezért a klaszterező lejárásokkal az eredeti adathalmaz helyett kisebb csoportokra való bontás és a csoportokon végrehajtani a tanuló algoritmust. Bizonyos esetekben az is előfordulhat, hogy egy-egy klaszter már egy osztályba tartozik és a tanuló algoritmusnak nincs is feladata.A megoldandó feladatok:
- A különböző klaszterezési eljárásokat abba az irányba kell fejleszteni, hogy ilyen szerencsés esetek ne véletlenül forduljanak elő.
- A klaszeterezésnél az osztályok száma változtatható. Ennek értékét is a tanulandó feladat függvényében célszerű megválasztani.
- A fuzzy c-menas algoritmus és annak variánsai különösen hatékonyak lehetnek ezen a területen. (Gustafson-Geva, Gath-Geva algoritmus család.)
- Fuzzy regresszós fa készítése elvégezhető klaszterezési eljárással. Így a klaszterezővel a tanulás közvetlenül is megvalósítható lesz.
- Idősor tanulás esetén a szegmentációval hatékonyabb algoritmus készíthető, amit szintén a klaszterező eljárással lehet megvalósítani.
A szakirodalom angol nyelven érhető el:
- Babuska: Fuzzy modeling for control
- Baldwin: Time series modeling
- Fridman: Multivariate regression splines
Természetes nyelvű mondatok generálása adatbázis tartalmának jellemzésre
A kutatási téma leírása:
Numerikus adatok mennyisége évről évre jelentősen nő. A tárolt adatok használata mégis minimális. A számadatoknak több mint 90%-át egyetlen ember sem olvassa el. Ahhoz, hogy ezek az információk teljesen ne vesszenek el és egyáltalán legyen érdeklődés felhasználásukra az adatbázisokhoz való hozzáférésen kell változtatni. A kommunikációval foglalkozó cégek, de a kereső motorokat működtető cégek számára is szükség lenne olyan kutatási eredményekre, amelyek megvalósítják a természetes vagy ahhoz közeli kommunikációt numerikus adatokat tartalmazó adatbázisok között.Hasonló feladat az időjárás jelentés készítésénél fordul elő. A mért adatokból mondatokat kell előállítani.
A megoldandó feladatok:
- A többértékű, folytonos és fuzzy logika tanulmányozása.
- Megfelelő műveleti struktúrák meghatározása. (Operátor struktúrák: Lukasiewicz, Frank, Hamacher etc.)
- Unáris operátorok vizsgálata.
- Táblázatos adatok objektumainak és tulajdonságainak természetes szavakkal való leírása automatikus hozzárendeléssel.
- Természetes nyelvű kérdésekhez műveleti struktúrák hozzárendelése.
Irodalom:
- Fuzzy monográfiák.
- Fordító programok elmélete.
Fuzzy modellek és algoritmusok alkalmazása a tanulás területén
A kutatási téma leírása:
A feladat során a cél az, hogy a döntési fák, az egyosztályos tanulás és a klaszter tartományok leírásának segítségével, hatékony tanuló algoritmus kerüljön kifejlesztésre. Ezen az algoritmusokat az egyenlőtlenség rendszerek feletti logika segítségével egységesen kezelhetők a fuzzy koncepció segítségével. A hallgató feladata a klasszikus algoritmusok megismerése, a fuzzy logika alkalmazása, az új algoritmusok hatékonyság, hiba és robosztusság vizsgálatának kutatása.Lukasiewicz-típusú logikai operátorok vizsgálata
A kutatási téma leírása:
A Lukasiewicz-típusú operátorokat a rendezett algebrai félcsoportokra vonatkozó reprezentációs tétel alapján nyerhetjük. Az ilyen műveletek logikai szempontból nagyon jó tulajdonságúak. Létezik az ellentmondás és a kizárt harmadik törvénye. Az implikáció eleget tesz az azonosság elvének. A kiterjesztett és a reziduális implikáció megegyezik. Fontos és hasznos lenne az ilyen logikák tulajdonságainak teljes feltárása. Alkalmazás szempontjából neurális hálózatok csomópontjainak választva a műveleteket hatékony tanulóalgoritmusok lennének kivitelezhetőek. A folytonosan differenciálható approximáció megvalósításával gyakorlati alkalmazások hatékonyan valósíthatók meg.Kutatási célok:
- Lukasiewicz-típusú operátorok tulajdonságainak vizsgálata.
- Logikai rendszerben való következtetések meghatározása.
- Lukasiewicz-típusú operátorok approximációja analitikus függvények segítségével.
- Neurális hálókba való alkalmazás kidolgozása.
Irodalom:
- Fuchs László: Note on fully ordered semigroups
- Aczél János: Lectures on Functional Equations and Applications
- E.P.Klement, R. Mesiar, E. Pap: Triangular norms
- D. Dubois, H. Prade: Fundamentals of fuzzy sets
A fuzzy irányítás modelljeinek vizsgálata, új eljárás készítése egyenlőtlenségek szigmoid függvénnyel való modellezésével
A kutatási téma leírása:
A fuzzy irányítás egyike a folytonos logikák legsikeresebb alkalmazásának. A kialakított modellek heurisztikusan megalapozottak (Tagaki-Sugeno, Mamdani, stb.). Az alkalmazások korlátja a változók függvényében a szabályok exponenciális növekedése. E hátrány interpolációs technika alkalmazásával csökkenthető (Kóczi). A kutatási feladat a halmazhoztartozási függvények, operátorok és a defuzzifikációs eljárások módosítása analitikusan jó tulajdonságú függvények alkalmazásával.Irodalom:
- H.T. Nguyen, M. Sugeno: Fuzzy Systems Modeling and Control
- D. Driankov, H. Hellendoorn, M. Reinfrank: An Introduction to Fuzzy Contro
- H. Hellendoorn: Reasoning with Fuzzy Logic
Matematika Doktori Iskola
Folytonos logikák vizsgálata
A kutatási téma leírása:
Folytonos és többértékű logikák struktúrák vizsgálata, azok reprezentációs tételei. Következtetési rendszerek modellezése. Gyakorlati alkalmazhatóságok vizsgálatai.Budapesti Műszaki Főiskola Alkalmazott Informatikai Doktori Iskola
Nilpotens operátorok által meghatározott logikai struktúrák vizsgálata
A kutatási téma leírása:
A nilpotens operátorokat a rendezett algebrai félcsoportokra vonatkozó reprezentációs tétel alapján nyerhetjük. A Lukosiewicz logika speciális esete. Az ilyen műveletek logikai szempontból nagyon jó tulajdonságúak. Létezik az ellentmondás és a kizárt harmadik törvénye. Az implikáció eleget tesz az azonosság elvének. A kiterjesztett és a reziduális implikáció megegyezik. Fontos és hasznos lenne az ilyen logikák tulajdonságainak teljes feltárása. Alkalmazás szempontjából neurális hálózatok csomópontjainak választva a műveleteket hatékony tanulóalgoritmusok lennének kivitelezhetőek.Kutatási célok:
- 1. Nilpotens operátorok tulajdonságainak vizsgálata.
- 2. Logikai rendszerben való következtetések meghatározása.
- 3. Nilpotens operátorok approximációja analitikus függvények segítségével.
- 4. Neurális hálókba való alkalmazás kidolgozása.
Irodalom:
- Fuchs László: Note on fully ordered semigroups
- Aczél János: Lectures on Functional Equations and Applications
- E.P.Klement, R. Mesiar, E. Pap: Triangular norms
- D. Dubois, H. Prade: Fundamentals of fuzzy sets
Összefüggés elemzése többértékű logikai operátorok segítségével
A kutatási téma leírása:
Az adatbányászat egyik legfontosabb célkitűzése az összefüggések feltárása: statisztikai módszerek alap algoritmusa a korrelációszámítás. Diszkrét kategóriák esetén azonban ez az eljárás nem használható és más indikátorok bevezetésére van szükség. Jelentős probléma, hogy az adatbányászati feladatok hatalmas adatbázisokat tartalmaznak és csak nagyon egyszerű műveletek elvégzése megengedett. A folytonos logika Frank operátora eleget tesz a mérték azonosságának és felhasználásával lehetőség van újszerű összefüggés vizsgálatok elvégzésére. Ebben az esetben a számítási igény minimális és alapvető diszkrét kategóriák elemzését teszi lehetővé.Kutatási célok:
- 1. Összefüggés elemzések áttekintő feltérképezése.
- 2. Frank operátor tulajdonságainak vizsgálata.
- 3. Gyakoriságok és az operátor paraméterének illesztése.
- 4. Az eredmények összekombinálása a klasszikus eljárásokkal.
- 5. Vizuális megjelenítés kidolgozása.
- 6. Többszörös összefüggések vizsgálata.
Irodalom:
- E.P.Klement, R. Mesiar, E. Pap: Triangular norms
- Frank M. J.: On the simultaneous associativity
Klaszterezés és döntési fák kapcsolatának vizsgálata tanulás szempontjából
A kutatási téma leírása:
A döntési fák a tanuló algoritmusok között azért is jelentősek, mert a tanulás eredménye szabály rendszerbe foglalható és a szakértők számára is hozzáférhető tudást generál. Másrészt a szakértői tudás is integrálható a rendszerbe. Folytonos terekben azonban globális optimalizálás segítségével határozhatjuk meg a szabályokat. Az adatokon végzett klaszterezés segítségével a globális optimalizálás, de maga az optimalizálás is hatékonyabban végezhető. A két eljárás: a döntési fa konstrukció és a klaszterezés összekapcsolása jelentős hatékonyság növekedést indukál. A fuzzy rendszerek egységes keretrendszert biztosíthatnak a kutatásnak.Kutatási célok:
- 1. Döntési fák vizsgálata.
- 2. Folytonos terű döntési fák implementálása és vizsgálata.
- 3. Fuzzy klaszterezési algoritmus implementálása.
- 4. Optimalizálás kezdeti feltételének meghatározása klaszterezés alapján.
Irodalom:
- Miko Sato, Yoshiharu Sato, Lakhmi C. Jain: Fuzzy Clustering Models and Applications
- L. Hubert: Min and Max Hierarchical Clustering Using Asymmetric Similar Measures
- M. Sato, Y. Sato: An Additive Fuzzy Clustering Model
- R.N. Shepard, P. Arabie: Additive Clustering: Representation of Similarities as Combinations of Discrete Overlapping Properties
Robot irányítás Voronai diagramon alapuló approximáció alapján
A kutatási téma leírása:
A fuzzy rendszerek legsikeresebb alkalmazása a fuzzy irányítás. A különböző megoldások közös vonása, hogy folytonos logika segítségével írják le a feltételt és a halmazhoztartozási függvények egydiemnziósak. Alapvető probléma, hogy a változók száma (m) és az alkalmazott kategóriák száma (n) szerint nm szabályra lenne szükség, aminek a megadása nem kivitelezhető, ezért az eljárások a hiányos szabályrendszerek kezelésére irányulnak. A szabályrendszer konstruálása azonban ha minta (tipikus) példák alapján konstruáljuk, akkor a Voronai diagram meghatározza a szabály érvényességi területét, ekkor azonban az egydimenziós halmazhoztartozási függvényt a felfújó eljárás helyettesíti. Így a szabályhalmaz korlátos maradhat. Az eljárás approximációs ereje határozza meg annak jóságát.Kutatási célok:
- 1. A fuzzy control klasszikus eljárásainak vizsgálata, implementálása.
- 2. A Voronai diagram hipersík egyenleteinek hatékony számítása.
- 3. A felfújó eljárás alkalmazása.
- 4. Approximáció hatékonyságának vizsgálata.
- 5. Gyakorlati alkalmazás és tesztek végzése.
Irodalom:
- Hung T. Nguyen, Michio Sugeno: Fuzzs systems, Modeling and Control, Kluwer Academic Pub., 1998