Predictive Handling of Asynchronous Concept Drifts in Distributed Environments

In a distributed computing environment, peers collaboratively learn to classify concepts of interest from each other. When external changes happen and their concepts drift, the peers should adapt to avoid increase in misclassification errors. The problem of adaptation becomes more difficult when the changes are asynchronous, i.e., when peers experience drifts at different times. We address this problem by developing an ensemble approach, PINE, that combines reactive adaptation via drift detection, and proactive handling of upcoming changes via early warning and adaptation across the peers. With empirical study on simulated and real world datasets, we show that PINE handles asynchronous concept drifts better and faster than current state-of-the-art approaches, which have been designed to work in less challenging environments. In addition, PINE is parameter insensitive and incurs less communication cost while achieving better accuracy. Keywords: Classi¿cation, Distributed Systems, Concept Drift

Analyse und Vorhersage der Aktualisierungen von Web-Feeds

Feeds werden unter anderem eingesetzt, um Nutzer in einem einheitlichen Format und in aggregierter Form über Aktualisierungen oder neue Beiträge auf Webseiten zu informieren. Da bei Feeds in der Regel keine Benachrichtigungsfunktionalitäten angeboten werden, müssen Interessenten Feeds regelmäßig auf Aktualisierungen überprüfen. Die Betrachtung entsprechender Techniken bildet den Kern der Arbeit. Die in den verwandten Domänen Web Crawling und Web Caching eingesetzten Algorithmen zur Vorhersage der Zeitpunkte von Aktualisierungen werden aufgearbeitet und an die spezifischen Anforderungen der Domäne Feeds angepasst. Anschließend wird ein selbst entwickelter Algorithmus vorgestellt, der bereits ohne den Einsatz spezieller Konfigurationsparameter und ohne Trainingsphase im Durchschnitt bessere Vorhersagen trifft, als die übrigen betrachteten Algorithmen. Auf Basis der Analyse verschiedener Metriken zur Beurteilung der Qualität von Vorhersagen erfolgt die Definition eines zusammenfassenden Gütemaßes, welches den Vergleich von Algorithmen anhand eines einzigen Wertes ermöglicht. Darüber hinaus werden abfragespezifische Attribute der Feed-Formate untersucht und es wird empirisch gezeigt, dass die auf der partiellen Historie der Feeds basierende Vorhersage von Änderungen bereits bessere Ergebnisse erzielt, als die Einbeziehung der von den Diensteanbietern bereitgestellten Werte in die Berechnung ermöglicht. Die empirischen Evaluationen erfolgen anhand eines breitgefächerten, realen Feed-Datensatzes, welcher der wissenschaftlichen Gemeinschaft frei zur Verfügung gestellt wird, um den Vergleich mit neuen Algorithmen zu erleichtern