Impact of Local Congruences in Attribute Reduction

Local congruences are equivalence relations whose equivalence classes are convex sublattices of the original lattice. In this paper, we present a study that relates local congruences to attribute reduction in FCA. Specifically, we will analyze the impact in the context of the use of local congruences, when they are used for complementing an attribute reduction

Identifying Non-Sublattice Equivalence Classes Induced by an Attribute Reduction in FCA

The detection of redundant or irrelevant variables (attributes) in datasets becomes essential in different frameworks, such as in Formal Concept Analysis (FCA). However, removing such variables can have some impact on the concept lattice, which is closely related to the algebraic structure of the obtained quotient set and their classes. This paper studies the algebraic structure of the induced equivalence classes and characterizes those classes that are convex sublattices of the original concept lattice. Particular attention is given to the reductions removing FCA's unnecessary attributes. The obtained results will be useful to other complementary reduction techniques, such as the recently introduced procedure based on local congruences

Congruencias y factorización como herramientas de reducción en el análisis de conceptos formales

Desde su introducción a principios de los años ochenta por B. Ganter y R. Wille, el Análisis de Conceptos Formales (FCA, de sus siglas en inglés) ha sido una de las herramientas matemáticas para el análisis de datos que más desarrollo ha experimentado. El FCA es una teoría matemática que determina estructuras conceptuales entre conjuntos de datos. En particular, las bases de datos se interpretan formalmente en esta teoría con la noción de contexto, que viene determinado por un conjunto de objetos, un conjunto de atributos y una relación entre ambos conjuntos. Las herramientas que proporciona el FCA permiten manipular adecuadamente los datos y extraer información relevante de ellos. Una de las líneas de investigación con más importancia es la reducción del conjunto de atributos que contienen estos conjuntos de datos, preservando la información esencial y eliminando la redundancia que puedan contener. La reducción de atributos también ha sido estudiada en otros ambientes, como en la Teoría de Conjuntos Rugosos, así como en las distintas generalizaciones difusas de ambas teorías. En el FCA, se ha demostrado que cuando se lleva a cabo una reducción de atributos de un contexto formal, se induce una relación de equivalencia sobre el conjunto de conceptos del contexto original. Esta relación de equivalencia inducida tiene una particularidad, sus clases de equivalencia tienen una estructura de semirretículo superior con un elemento máximo, es decir, no forman estructuras algebraicas cerradas, en general. En esta tesis estudiamos cómo es posible complementar las reducciones de atributos dotando a las clases de equivalencia con una estructura algebraica cerrada. La noción de congruencia consigue este propósito, sin embargo, el uso de este tipo de relación de equivalencia puede desembocar en una gran pérdida de información debido a que las clases de equivalencia agrupan demasiados conceptos. Para abordar este problema, en esta tesis se introduce una noción debilitada de congruencia que denominamos congruencia local. La congruencia local da lugar a clases de equivalencia con estructura de subretículo convexo, siendo más flexible a la hora de agrupar conceptos pero manteniendo propiedades interesantes desde un punto de vista algebraico. Se presenta una discusión general de los principales resultados relativos al estudio y aplicación de las congruencias locales que se han obtenido a lo largo de la investigación desarrollada durante la tesis. En particular, se introduce la noción de congruencia local junto con un análisis de las propiedades que satisface, así como una relación de orden sobre el conjunto de las clases de equivalencia. Además, realizamos un análisis profundo del impacto que genera el uso de las congruencias locales en el FCA, tanto en el contexto formal como en el retículo de conceptos. En este análisis identificamos aquellas clases de equivalencia de la relación inducida por una reducción de atributos, sobre las cuales actuaría la congruencia local, realizando una agrupación de conceptos diferente para obtener subretículos convexos. Adicionalmente, llevamos a cabo un estudio sobre el uso de las congruencias locales cuando en la reducción de atributos considerada se han eliminado todos los atributos innecesarios del contexto, obtienen resultados interesantes. Presentamos diversos mecanismos que permiten calcular congruencias locales y aplicarlas sobre retículos de conceptos, detallando las modificaciones que se realizan sobre el contexto formal para proporcionar un método de reducción basado en congruencias locales. Por otra parte, otra de las estrategias que nos permite reducir la complejidad del análisis de los contextos formales son los mecanismos de factorización. Los procedimientos utilizados para factorizar permiten dividir un contexto en dos o más subcontextos formales de menor tamaño, pudiéndose estudiar por separado más fácilmente. Se presenta un estudio preliminar sobre la factorización de contextos formales difusos usando operadores modales, que no se ha publicado aún en una revista. Estos operadores modales ya han sido utilizados para extraer subcontextos independientes de un contexto formal clásico obteniéndose así una factorización del contexto original. En esta tesis estudiamos también diversas propiedades que nos ayudan a comprender mejor cómo funciona la descomposición de tablas de datos booleanos, para luego realizar una adaptación de dichas propiedades al marco de trabajo multiadjunto. El estudio de estas propiedades generales en el marco de trabajo multiadjunto será de gran relevancia para poder obtener en el futuro un procedimiento que nos permita factorizar contextos formales multiadjuntos. Por tanto, la obtención de mecanismos de factorización de contextos multiadjuntos será clave para el análisis y tratamiento de grandes bases de dato

K-Formal Concept Analysis as linear algebra over idempotent semifields

We report on progress in characterizing K-valued FCA in algebraic terms, where K is an idempotent semifield. In this data mining-inspired approach, incidences are matrices and sets of objects and attributes are vectors. The algebraization allows us to write matrix-calculus formulae describing the polars and the fixpoint equations for extents and intents. Adopting also the point of view of the theory of linear operators between vector spaces we explore the similarities and differences of the idempotent semimodules of extents and intents with the subspaces related to a linear operator in standard algebra. This allows us to shed some light into Formal Concept Analysis from the point of view of the theory of linear operators over idempotent semimodules. In the opposite direction, we state the importance of FCA-related concepts for dual order homomorphisms of linear spaces over idempotent semifields, specially congruences, the lattices of extents, intents and formal concepts

Rough set decision algorithms for modeling with uncertainty

The use of decision rules allows to extract information and to infer conclusions from relational databases in a reliable way, thanks to some indicators like support and certainty. Moreover, decision algorithms collect a group of decision rules that satisfies desirable properties to describe the relational system. However, when a decision table is considered within a fuzzy environment, it is necessary to extend all notions related to decision algorithms to this framework. This paper presents a generalization of these notions, highlighting the new definitions of indicators of relevance to describe decision rules and decision algorithm

Relational Approach to the L-Fuzzy Concept Analysis

Modern industrial production systems benefit from the classification and processing of objects and their attributes. In general, the object classification procedure can coincide with vagueness. Vagueness is a common problem in object analysis that exists at various stages of classification, including ambiguity in input data, overlapping boundaries between classes or regions, and uncertainty in defining or extracting the properties and relationships of objects. To manage the ambiguity mentioned in the classification of objects, using a framework for L-fuzzy relations, and displaying such uncertainties by it can be a solution. Obtaining the least unreliable and uncertain output associated with the original data is the main concern of this thesis. Therefore, my general approach to this research can be categorized as follows: We developed an L-Fuzzy Concept Analysis as a generalization of a regular Concept Analysis. We start our work by providing the input data. Data is stored in a table (database). The next step is the creation of the contexts and concepts from the given original data using some structures. In the next stage, rules, or patterns (Attribute Implications) from the data will be generated. This includes all rules and a minimal base of rules. All of them are using L-fuzziness due to uncertainty. This requires L-fuzzy relations that will be implemented as L -valued matrices. In the end, everything is nicely packed in a convenient application and implemented in Java programming language. Generally, our approach is done in an algebraic framework that covers both regular and L -Fuzzy FCA, simultaneously. The tables we started with are already L-valued (not crisp) in our implementation. In other words, we work with the L-Fuzzy data directly. This is the idea here. We start with vague data. In simple terms, the data is shown using L -valued tables (vague data) trying to relate objects with their attributes at the start of the implementation. Generating attribute implications from many-valued contexts by a relational theory is the purpose of this thesis, i.e, a range of degrees is used to indicate the relationship between objects and their properties. The smallest degree corresponds to the classical no and the greatest degree corresponds to the classical yes in the table

Algebraic analysis of multiple social networks with multiplex

\pkg{multiplex} is a computer program that provides algebraic tools for the analysis of multiple network structures within the \proglang{R} environment. Apart from the possibility to create and manipulate multivariate data representing multiplex, signed, and two-mode networks, this package offers a collection of functions that deal with algebraic systems ---such as the partially ordered semigroup, and balance or cluster semirings--- their decomposition, and the enumeration of bundle patterns occurring at different levels of the network. Moreover, through Galois derivations between families of the pairs of subsets in different domains it is possible to analyze affiliation networks with an algebraic approach. Visualization of multigraphs, different forms of bipartite graphs, inclusion lattices, Cayley graphs is supported as well with related packages.Comment: Accepted manuscript at the Journal of Statistical Software with 8 figures in 39 pages. v2 with typo correction