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Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
cadores Elementares Contatos 
Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes 
(Aprendizagem de Maquina / Data Mining) 
Exemplos em Python 
Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr 
1 de junho de 2014 
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cadores Elementares Contatos 
Roteiro 
1 Seres Humanos e Padr~oes 
2 Conceito Intuitivo 
3 Formalizando 
4 Na Pratica 
5 Dist^ancias 
6 Classi
cadores Elementares 
7 Contatos 
Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr 
Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
cadores Elementares Contatos 
Seres Humanos e Padr~oes 
Os sentidos humanos enviam informac~oes ao cerebro que 
reconhece alguns aspectos da realidade. 
Sons 
Imagens 
Sensac~ao Tatil 
Odores 
Permitem tambem a identi
cac~ao de padr~oes logico-matematicos 
(o que exige um pouco mais do cerebro ;-) ). 
Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr 
Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
cadores Elementares Contatos 
Conceito de Reconhecimento de Padr~oes 
Reconhecer um padr~ao equivale a classi
car um objeto fsico ou 
logico como pertencente ou n~ao a uma predeterminada categoria. 
Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr 
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Conceito Intuitivo 
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A qual delas pertencem os objetos abaixo? 
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Conceito Intuitivo - Novo Grupo 
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A qual delas pertence o objeto abaixo? 
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similaridade. 
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computador? 
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nic~ao quase formal de RP 
Um problema de RP e composto de ... 
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Que atributos descrevem bem uma tangerina? 
Formato 
Esferico ou Oval? Esferico 
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Que atributos descrevem bem uma tangerina? 
Formato 
Esferico ou Oval? Esferico 
Fruta Ctrica 
Sim/N~ao Sim 
Cor 
Laranja????Alaranjado 
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Que atributos descrevem bem uma tangerina? 
Formato 
Esferico ou Oval? Esferico 
Fruta Ctrica 
Sim/N~ao Sim 
Cor 
Laranja????Alaranjado 
Rugosidade da Casca 
Lisa ou Rugosa?Rugosa 
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Que atributos descrevem bem uma tangerina? 
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Esferico ou Oval? Esferico 
Fruta Ctrica 
Sim/N~ao Sim 
Cor 
Laranja????Alaranjado 
Rugosidade da Casca 
Lisa ou Rugosa?Rugosa 
Cheiro 
Ativo/Fraco? Ativo 
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Sobre os Atributos 
Os atributos s~ao igualmente importantes? 
E 
facil de
nir os atributos de um objeto? 
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Sobre os Atributos 
Nem sempre. 
Nem sempre. 
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Transformac~ao de Atributos 
Atributos devem ser expressos na forma de numeros. 
Desta forma o conjunto de atributos da tangerina [Formato, Fruta 
Ctrica, Cor, Rugosidade da Casca, Cheiro] devem ser expressos 
como um vetor de atributos tais como: 
X = [0; 1; 2; 1; 1] 1 
1A forma de numeralizar pode fazer muita diferenca no uso do modelo 
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Adotando as seguintes convenc~oes: 
Atributo Valores Textuais Numericos 
Formato Esferico,Oval,Alongado 0,1,2 
Fruta Ctrica N~ao,Sim 0,1 
Cor Amarelo,Vermelho,Alaranjado,Verde 0,1,2,3 
Rugosidade lisa,rugosa 0,1 
Cheiro N~ao,Sim 0,1 
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Teramos as seguintes representac~oes para as frutas 
Objeto Laranja (X) [0, 1, 2, 1, 0] 
Objeto Mac~a (Y) [0, 0, 1, 0, 0] 
Objeto Tangerina (Z)[0, 1, 2, 1, 1] 
O Objeto tangerina (Z) se assemelha mais a 
laranja(X) ou a Mac~a(Y)? 
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Conceito de Dist^ancia 
Uma forma de medir a similaridade entre dois padr~oes e 
calcular a dist^ancia entre eles. 
Dist^ancia city-block, quarteir~ao ou manhattan. 
Dq(X;Y) = jX1  Y1j + jX2  Y2j + ::: + jXn  Ynj 
Dist^ancia Euclidiana. 
De(X;Y) = 
p 
(X1  Y1)2 + (X2  Y2)2 + ::: + (Xn  Yn)2 
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  • 6. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 7. cadores Elementares Contatos Seres Humanos e Padr~oes Os sentidos humanos enviam informac~oes ao cerebro que reconhece alguns aspectos da realidade. Sons Imagens Sensac~ao Tatil Odores Permitem tambem a identi
  • 8. cac~ao de padr~oes logico-matematicos (o que exige um pouco mais do cerebro ;-) ). Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 9. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 10. cadores Elementares Contatos Conceito de Reconhecimento de Padr~oes Reconhecer um padr~ao equivale a classi
  • 11. car um objeto fsico ou logico como pertencente ou n~ao a uma predeterminada categoria. Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 12. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 13. cadores Elementares Contatos Conceito Intuitivo Dadas as categorias abaixo: (a) Laranjas (b) Mac~as A qual delas pertencem os objetos abaixo? Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 14. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 15. cadores Elementares Contatos Conceito Intuitivo - Novo Grupo (c) Laranjas (d) Mac~as (e) Tangerinas A qual delas pertence o objeto abaixo? Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 16. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 17. cadores Elementares Contatos Similaridade Seu cerebro fez uma analise de similaridade. Pode-se fazer esta mesma analise no computador? O que precisaremos para tal? Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 18. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 20. nic~ao quase formal de RP Um problema de RP e composto de ... Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 21. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 22. cadores Elementares Contatos Um Conjunto de K Classes Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 23. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 24. cadores Elementares Contatos Um Conjunto de objetos Ni por Classes Ki Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 25. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 26. cadores Elementares Contatos Um Conjunto de atributos nj por objeto Ni Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 27. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 28. cadores Elementares Contatos Mecanismo de Memoria e Aprendizagem Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 29. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 30. cadores Elementares Contatos Regra de Decis~ao para Calcular Novos Objetos Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 31. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 32. cadores Elementares Contatos Criterios de Avaliac~ao do Classi
  • 33. cador Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 34. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 35. cadores Elementares Contatos Que atributos descrevem bem uma tangerina? Formato Esferico ou Oval? Esferico Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 36. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 37. cadores Elementares Contatos Que atributos descrevem bem uma tangerina? Formato Esferico ou Oval? Esferico Fruta Ctrica Sim/N~ao Sim Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 38. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 39. cadores Elementares Contatos Que atributos descrevem bem uma tangerina? Formato Esferico ou Oval? Esferico Fruta Ctrica Sim/N~ao Sim Cor Laranja????Alaranjado Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 40. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 41. cadores Elementares Contatos Que atributos descrevem bem uma tangerina? Formato Esferico ou Oval? Esferico Fruta Ctrica Sim/N~ao Sim Cor Laranja????Alaranjado Rugosidade da Casca Lisa ou Rugosa?Rugosa Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 42. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 43. cadores Elementares Contatos Que atributos descrevem bem uma tangerina? Formato Esferico ou Oval? Esferico Fruta Ctrica Sim/N~ao Sim Cor Laranja????Alaranjado Rugosidade da Casca Lisa ou Rugosa?Rugosa Cheiro Ativo/Fraco? Ativo Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 44. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 45. cadores Elementares Contatos Sobre os Atributos Os atributos s~ao igualmente importantes? E facil de
  • 46. nir os atributos de um objeto? Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 47. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 48. cadores Elementares Contatos Sobre os Atributos Nem sempre. Nem sempre. Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 49. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 50. cadores Elementares Contatos Transformac~ao de Atributos Atributos devem ser expressos na forma de numeros. Desta forma o conjunto de atributos da tangerina [Formato, Fruta Ctrica, Cor, Rugosidade da Casca, Cheiro] devem ser expressos como um vetor de atributos tais como: X = [0; 1; 2; 1; 1] 1 1A forma de numeralizar pode fazer muita diferenca no uso do modelo Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 51. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 52. cadores Elementares Contatos Adotando as seguintes convenc~oes: Atributo Valores Textuais Numericos Formato Esferico,Oval,Alongado 0,1,2 Fruta Ctrica N~ao,Sim 0,1 Cor Amarelo,Vermelho,Alaranjado,Verde 0,1,2,3 Rugosidade lisa,rugosa 0,1 Cheiro N~ao,Sim 0,1 Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 53. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 54. cadores Elementares Contatos Teramos as seguintes representac~oes para as frutas Objeto Laranja (X) [0, 1, 2, 1, 0] Objeto Mac~a (Y) [0, 0, 1, 0, 0] Objeto Tangerina (Z)[0, 1, 2, 1, 1] O Objeto tangerina (Z) se assemelha mais a laranja(X) ou a Mac~a(Y)? Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 55. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 56. cadores Elementares Contatos Conceito de Dist^ancia Uma forma de medir a similaridade entre dois padr~oes e calcular a dist^ancia entre eles. Dist^ancia city-block, quarteir~ao ou manhattan. Dq(X;Y) = jX1 Y1j + jX2 Y2j + ::: + jXn Ynj Dist^ancia Euclidiana. De(X;Y) = p (X1 Y1)2 + (X2 Y2)2 + ::: + (Xn Yn)2 Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 57. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 58. cadores Elementares Contatos Comparac~ao entre Euclidiana e Quarteir~ao Z Z Z Z Z Z 3 5 Z Z Z Z ZZ A C B 4 Dq(A;B) = 3 + 4 = 7 De(A;B) = p 32 + 42 = 5 Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 59. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 60. cadores Elementares Contatos Agora e so fazer as contas Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 61. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 63. cadores Elementares Agora voc^e sabe que uma tangerina e mais parecida com uma laranja do que com uma mac~a..;-). Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 64. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 66. cadores Elementares Agora vamos estudar as ores.... Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 67. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 68. cadores Elementares Contatos Morfologia das Flores Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 69. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 70. cadores Elementares Contatos Iris (Fl^or-de-lis) Valei-me Deus e o
  • 71. m do nosso amor ..... Iris Setosa Iris Virgnica Iris Versicolor Estudo feito por Sir Ronald Fischer em 1936 (Analise Discriminante). Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 72. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 73. cadores Elementares Contatos Base de Dados de Iris I Na WIKIPEDIA e em outros lugares encontraremos a base de dados de Fischer. SL=Comprimento da Sepala SW=Largura da Sepala PL=Comprimento da Petala PW = Largura da Petala SL SW PL PW Species 5.1 3.5 1.4 0.2 setosa 4.9 3.0 1.4 0.2 setosa 4.7 3.2 1.3 0.2 setosa 4.6 3.1 1.5 0.2 setosa 5.0 3.6 1.4 0.2 setosa 5.4 3.9 1.7 0.4 setosa 4.6 3.4 1.4 0.3 setosa 5.0 3.4 1.5 0.2 setosa Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 74. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 75. cadores Elementares Contatos Base de Dados de Iris II 4.4 2.9 1.4 0.2 setosa 4.9 3.1 1.5 0.1 setosa 5.4 3.7 1.5 0.2 setosa 4.8 3.4 1.6 0.2 setosa 4.8 3.0 1.4 0.1 setosa 4.3 3.0 1.1 0.1 setosa 5.8 4.0 1.2 0.2 setosa 5.7 4.4 1.5 0.4 setosa 5.4 3.9 1.3 0.4 setosa 5.1 3.5 1.4 0.3 setosa 5.7 3.8 1.7 0.3 setosa 5.1 3.8 1.5 0.3 setosa 5.4 3.4 1.7 0.2 setosa Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 76. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 77. cadores Elementares Contatos Base de Dados de Iris III 5.1 3.7 1.5 0.4 setosa 4.6 3.6 1.0 0.2 setosa 5.1 3.3 1.7 0.5 setosa 4.8 3.4 1.9 0.2 setosa 5.0 3.0 1.6 0.2 setosa 5.0 3.4 1.6 0.4 setosa 5.2 3.5 1.5 0.2 setosa 5.2 3.4 1.4 0.2 setosa 4.7 3.2 1.6 0.2 setosa 4.8 3.1 1.6 0.2 setosa 5.4 3.4 1.5 0.4 setosa 5.2 4.1 1.5 0.1 setosa 5.5 4.2 1.4 0.2 setosa Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 78. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 79. cadores Elementares Contatos Base de Dados de Iris IV 4.9 3.1 1.5 0.2 setosa 5.0 3.2 1.2 0.2 setosa 5.5 3.5 1.3 0.2 setosa 4.9 3.6 1.4 0.1 setosa 4.4 3.0 1.3 0.2 setosa 5.1 3.4 1.5 0.2 setosa 5.0 3.5 1.3 0.3 setosa 4.5 2.3 1.3 0.3 setosa 4.4 3.2 1.3 0.2 setosa 5.0 3.5 1.6 0.6 setosa 5.1 3.8 1.9 0.4 setosa 4.8 3.0 1.4 0.3 setosa 5.1 3.8 1.6 0.2 setosa Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 80. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 81. cadores Elementares Contatos Base de Dados de Iris V 4.6 3.2 1.4 0.2 setosa 5.3 3.7 1.5 0.2 setosa 5.0 3.3 1.4 0.2 setosa 7.0 3.2 4.7 1.4 versicolor 6.4 3.2 4.5 1.5 versicolor 6.9 3.1 4.9 1.5 versicolor 5.5 2.3 4.0 1.3 versicolor 6.5 2.8 4.6 1.5 versicolor 5.7 2.8 4.5 1.3 versicolor 6.3 3.3 4.7 1.6 versicolor 4.9 2.4 3.3 1.0 versicolor 6.6 2.9 4.6 1.3 versicolor 5.2 2.7 3.9 1.4 versicolor Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 82. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 83. cadores Elementares Contatos Base de Dados de Iris VI 5.0 2.0 3.5 1.0 versicolor 5.9 3.0 4.2 1.5 versicolor 6.0 2.2 4.0 1.0 versicolor 6.1 2.9 4.7 1.4 versicolor 5.6 2.9 3.6 1.3 versicolor 6.7 3.1 4.4 1.4 versicolor 5.6 3.0 4.5 1.5 versicolor 5.8 2.7 4.1 1.0 versicolor 6.2 2.2 4.5 1.5 versicolor 5.6 2.5 3.9 1.1 versicolor 5.9 3.2 4.8 1.8 versicolor 6.1 2.8 4.0 1.3 versicolor 6.3 2.5 4.9 1.5 versicolor Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 84. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 85. cadores Elementares Contatos Base de Dados de Iris VII 6.1 2.8 4.7 1.2 versicolor 6.4 2.9 4.3 1.3 versicolor 6.6 3.0 4.4 1.4 versicolor 6.8 2.8 4.8 1.4 versicolor 6.7 3.0 5.0 1.7 versicolor 6.0 2.9 4.5 1.5 versicolor 5.7 2.6 3.5 1.0 versicolor 5.5 2.4 3.8 1.1 versicolor 5.5 2.4 3.7 1.0 versicolor 5.8 2.7 3.9 1.2 versicolor 6.0 2.7 5.1 1.6 versicolor 5.4 3.0 4.5 1.5 versicolor 6.0 3.4 4.5 1.6 versicolor Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 86. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 87. cadores Elementares Contatos Base de Dados de Iris VIII 6.7 3.1 4.7 1.5 versicolor 6.3 2.3 4.4 1.3 versicolor 5.6 3.0 4.1 1.3 versicolor 5.5 2.5 4.0 1.3 versicolor 5.5 2.6 4.4 1.2 versicolor 6.1 3.0 4.6 1.4 versicolor 5.8 2.6 4.0 1.2 versicolor 5.0 2.3 3.3 1.0 versicolor 5.6 2.7 4.2 1.3 versicolor 5.7 3.0 4.2 1.2 versicolor 5.7 2.9 4.2 1.3 versicolor 6.2 2.9 4.3 1.3 versicolor 5.1 2.5 3.0 1.1 versicolor Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 88. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 89. cadores Elementares Contatos Base de Dados de Iris IX 5.7 2.8 4.1 1.3 versicolor 6.3 3.3 6.0 2.5 virginica 5.8 2.7 5.1 1.9 virginica 7.1 3.0 5.9 2.1 virginica 6.3 2.9 5.6 1.8 virginica 6.5 3.0 5.8 2.2 virginica 7.6 3.0 6.6 2.1 virginica 4.9 2.5 4.5 1.7 virginica 7.3 2.9 6.3 1.8 virginica 6.7 2.5 5.8 1.8 virginica 7.2 3.6 6.1 2.5 virginica 6.5 3.2 5.1 2.0 virginica 6.4 2.7 5.3 1.9 virginica Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 90. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 91. cadores Elementares Contatos Base de Dados de Iris X 6.8 3.0 5.5 2.1 virginica 5.7 2.5 5.0 2.0 virginica 5.8 2.8 5.1 2.4 virginica 6.4 3.2 5.3 2.3 virginica 6.5 3.0 5.5 1.8 virginica 7.7 3.8 6.7 2.2 virginica 7.7 2.6 6.9 2.3 virginica 6.0 2.2 5.0 1.5 virginica 6.9 3.2 5.7 2.3 virginica 5.6 2.8 4.9 2.0 virginica 7.7 2.8 6.7 2.0 virginica 6.3 2.7 4.9 1.8 virginica 6.7 3.3 5.7 2.1 virginica Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 92. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 93. cadores Elementares Contatos Base de Dados de Iris XI 7.2 3.2 6.0 1.8 virginica 6.2 2.8 4.8 1.8 virginica 6.1 3.0 4.9 1.8 virginica 6.4 2.8 5.6 2.1 virginica 7.2 3.0 5.8 1.6 virginica 7.4 2.8 6.1 1.9 virginica 7.9 3.8 6.4 2.0 virginica 6.4 2.8 5.6 2.2 virginica 6.3 2.8 5.1 1.5 virginica 6.1 2.6 5.6 1.4 virginica 7.7 3.0 6.1 2.3 virginica 6.3 3.4 5.6 2.4 virginica 6.4 3.1 5.5 1.8 virginica Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 94. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 95. cadores Elementares Contatos Base de Dados de Iris XII 6.0 3.0 4.8 1.8 virginica 6.9 3.1 5.4 2.1 virginica 6.7 3.1 5.6 2.4 virginica 6.9 3.1 5.1 2.3 virginica 5.8 2.7 5.1 1.9 virginica 6.8 3.2 5.9 2.3 virginica 6.7 3.3 5.7 2.5 virginica 6.7 3.0 5.2 2.3 virginica 6.3 2.5 5.0 1.9 virginica 6.5 3.0 5.2 2.0 virginica 6.2 3.4 5.4 2.3 virginica 5.9 3.0 5.1 1.8 virginica Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 96. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 97. cadores Elementares Contatos Algoritmo do Vizinho Mais Proximo - Neareast Neighbor 1 Seja Xnew um vetor cuja classe e desconhecida. 2 Procurar na tabela o vetor armazenado mais proximo de Xnew. 3 Chamar de Xnear o vetor mais proximo de Xnew 4 Atribuir a Xnew a mesma classe de Xnear 5 Se a classi
  • 98. cac~ao for correta incluir Xnew na tabela. M~ao a obra, ou melhor ao codigo ... Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 99. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 100. cadores Elementares Contatos Qual o problema com o Vizinho Mais Proximo? Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 101. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 102. cadores Elementares Contatos Uma Soluc~ao KNN - K Vizinhos Mais Proximos (K=Numero Impar Inteiro) O Padr~ao e classi
  • 103. cado de acordo com a maioria dos vizinhos. Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 104. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 105. cadores Elementares Contatos Algoritmo dos K Vizinhos Mais Proximos - K Neareast Neighbors 1 Armazenar os exemplos em uma tabela. 2 seja Xnew um vetor de classe desconhecida. 3 Encontrar na tabela os K vetores mais proximos de Xnew 4 Seja Ck a classe a que pertence a maioria dos vetores. 5 Atribuir Classe(Xnew) = Ck 6 Se a classi
  • 106. cac~ao for correta incluir Xnew na tabela. Bom, vamos ao codigo ... Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 107. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 108. cadores Elementares Contatos Vantagens e Desvantagens do KNN Vantagens Simplicidade de Implementac~ao. Ideal para tabelas pequenas ou medias. N~ao requer treinamento. Desvantagens Alto custo computacional para tabelas grandes. A constante K e obtida por tentativa e erro. Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 109. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 110. cadores Elementares Contatos Dist^ancia Mnima ao Centroide Cada classe passa a ter um unico vetor que a representa chamado de centroide. Apos o treinamenton~ao sera necessario armazenar os exemplos. Apenas os centroides permanecem na memoria. O centroide e o vetor medio, ou seja, a media dos exemplos da classe. O centroide e o representante de sua classe. Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 111. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 112. cadores Elementares Contatos Dist^ancia Mnima ao Centroide Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 113. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 114. cadores Elementares Contatos Atualizando o Centroide Como foi visto o centroide representa a classe, portanto, descoberto um novo indivduo da classe, o centroide deve/pode ser atualizado. Mj (nj + 1) = (1 a)Mj (nj ) + a(Xnew) Onde: a = 1=(nj + 1) e o fator de aprendizagem nj e o total de exemplos utilizados antes da chegada do Xnew Mj (nj ) e o centroide antes da chegada do Xnew Mj (nj + 1) e o novo centroide com Xnew incorporado. Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 115. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 116. cadores Elementares Contatos Avaliando Classi
  • 117. cadores - Matriz de Confus~ao Corretamente Classi
  • 118. cadas = 5 + 3 + 11 = 19 Erroneamente Classi
  • 119. cadas = 2 + 3 + 0 + 0 + 2 + 1 = 8 Total de Inst^ancias = 27 Taxa de Acerto = 19/27 (70,4 % ) Taxa de Erro = 8/27 (29,6 % ) Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 120. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 121. cadores Elementares Contatos Matriz de Confus~ao por Classe - Tabela de Confus~ao - Binario TP = True Positives. Verdadeiros Positivos. Classi
  • 122. cados corretamente como gatos. FP = False Positives. Falsos Positivos. Classi
  • 123. cados como gatos que s~ao outra coisa FN = False Negatives. Falsos Negativos. Classi
  • 124. cados como outra coisa, mas s~ao realmente gatos. TN = True Negatives. Classi
  • 125. cados como outra coisa e realmente n~ao s~ao gatos. Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 126. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 127. cadores Elementares Contatos Metricas True Positive Rate (Recall) (TPR). TPR = TP / (TP + FN) True Negative Rate (Speci
  • 128. city) SPC = TN / (FP + TN) Positive Predictive Value (Precision) PPV = TP / (TP + FP) Negative Predictive Value (NPV) NPV = TN / (TN + FN) False Positive Rate (fall-out) FPR = FP /( FP + TN) False Discovery Rate (FDR) FDR = FP /(FP + TP) = 1 - PPV False Negative Rate (Miss Rate) FNR = FN / ( FN + TP) etc etc etc Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 129. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 130. cadores Elementares Contatos Metricas Curva ROC - Receiver Operating Characteritics Area Sob a curva. Acima de 0.9 (excelente). Entre 0.8 e 0.9 (bom). Entre 0.7 e 0.8 (medio). Entre 0.6 e 0.7 (fraco).Abaixo de 0.6 (ine
  • 131. caz). Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 132. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 133. cadores Elementares Contatos Continua ... Isso e so o comeco .... Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)
  • 134. Seres Humanos e Padr~oes Conceito Intuitivo Formalizando Na Pratica Dist^ancias Classi
  • 135. cadores Elementares Contatos Contatos Prof. Ronaldo F. Ramos Doutor em Systemes Informatiques (Informatica)- Universidade de Evry - Franca. Pos Doutorado - UFC - DETI Mestre em Engenharia de Produc~ao/Intelig^encia Aplicada - Universidade Federal de Santa Catarina Engenheiro Mec^anico - Universidade Federal do Ceara 30 Anos de experi^encia em Projetos de Engenharia e Sistemas Informatizados. ronaldo.ramos@gmail.com Prof. Guilherme de Alencar Barreto Doutor em Engenharia Eletrica - Universidade de S~ao Paulo - USP - S~ao Carlos / Universidade de Bielefeld, UB, Alemanha Mestre em Engenharia Eletrica - Universidade de S~ao Paulo - USP - S~ao Carlos Engenheiro de Teleinformatica - Universidade Federal do Ceara Bolsista CNPQ Nvel 2 http://lattes.cnpq.br/8902002461422112 Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr Introduc~ao ao Reconhecimento de Padr~oes (Aprendizagem de Maquina / Data Mining)