Visualização como suporte à extração e exploração de regras de associação

• Main Author: Claudio Haruo Yamamoto
• Other Authors: Maria Cristina Ferreira de Oliveira
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2009
• Subjects: Descoberta de conhecimento em bases de dados; Mineração visual de dados; Regras de associação; Visualização de informação; Association rules; Information visualization; Knowledge discovey in databases; Visual data mining
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-18062009-152148/

Desde a definção do problema de obtenção de regras de associação, vários algoritmos eficientes foram introduzidos para tratá-lo. Entretanto, ainda hoje o problema apresenta várias dificuldades práticas para os mineradores, como a determinação de limiares adequados de suporte mínimo e confiança mínima, a manipulação de grandes conjuntos de regras, e a compreensão de regras (especialmente aquelas contendo muitos itens). Para tratar estes problemas, pesquisadores têm investigado a aplicação de técnicas interativas, sumarização (de conjuntos de regras) e representações visuais. Entretanto, nenhuma abordagem na qual os usuários podem entender e controlar o processo por meio da interação com o algoritmo analítico ao longo de sua execução foi introduzida. Neste trabalho, é introduzida uma abordagem interativa para extração e exploração de regras de associação que insere o usuário no processo por meio de: execução interativa do Apriori ; seleção interativa de itemsets freqüentes; extração de regras baseada em itemsets e orientada por agrupamentos de itemsets similares; e exploração de regras aos pares. Para validar a abordagem, foram realizados diversos estudos, apoiados pelo Sistema \'I IND.2\' E, com o objetivo de: comparar a abordagem interativa, sob diversos aspectos, com uma abordagem convencional de obtenção de regras de associação; avaliar o efeito de variar alguns parâmetros do processo nos resultados finais; e mostrar a aplicação dos recursos oferecidos em situações reais e com usuários reais. Os resultados indicam que a abordagem apresentada é adequada, tanto em cenários exploratórios quanto em cenários em que há um direcionamento inicial para o processo, à execução de certas tarefas de extração de regras de associação, pois: provém recursos capazes de evitar execuções inteiras do algoritmo antes que os resultados sejam analisados; gera conjuntos de regras mais compactos; preserva a cobertura de itemsets; favorece a reformulação de tarefas ou a formulação de novas tarefas; e provê meios para comparação visual de regras, aumentando o poder de análise do minerador === Since the definition of the association rule mining problem, many efficient algorithms have been introduced to deal with it. However, the problem still presents many practical difficulties to the miners, such as the determination of suitable minimum support and minimum confidence thresholds, manipulation of large rule sets, and comprehension of rules (specially those containing many items). In order to deal with these problems, researchers have been investigating the application of interactive techniques, sumarization (of rule sets) and visual representations. Nonetheless, no approach in which users can understand and control the process through interaction with the analytical algorithm along its execution has been introduced. We introduce an interactive approach to extract and explore association rules that inserts the user into the process through: interactive execution of the Apriori ; interactive selection of frequent itemsets; itemset-based and cluster-oriented extraction of rules; and pairwise exploration of rules. To validate the approach, several studies have been conducted, supported by the \'I IND.2\' E System, aiming at: comparing the interactive approach, under several aspects, with a conventional approach to obtain association rules; evaluate the effect of different execution parameters in the final results; and illustrate its application in real situations and with real users. Results of these studies indicate that the approach is adequate, both in exploratory scenarios and in scenarios in which there is an initial guidance for the process, to the execution of certain association rule extraction tasks, because: it provides resources to avoid complete algorithm executions before results are analyzed; generates more compact rule sets for exploration; preserves rule diversity; favors the reformulation of tasks; and provides support for rule comparison, enhancing analysis capability for miners