From-Below Boolean Matrix Factorization Algorithm Based on MDL

During the past few years Boolean matrix factorization (BMF) has become an important direction in data analysis. The minimum description length principle (MDL) was successfully adapted in BMF for the model order selection. Nevertheless, a BMF algorithm performing good results from the standpoint of standard measures in BMF is missing. In this paper, we propose a novel from-below Boolean matrix factorization algorithm based on formal concept analysis. The algorithm utilizes the MDL principle as a criterion for the factor selection. On various experiments we show that the proposed algorithm outperforms---from different standpoints---existing state-of-the-art BMF algorithms

ProDiGe: Prioritization Of Disease Genes with multitask machine learning from positive and unlabeled examples

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Elucidating the genetic basis of human diseases is a central goal of genetics and molecular biology. While traditional linkage analysis and modern high-throughput techniques often provide long lists of tens or hundreds of disease gene candidates, the identification of disease genes among the candidates remains time-consuming and expensive. Efficient computational methods are therefore needed to prioritize genes within the list of candidates, by exploiting the wealth of information available about the genes in various databases.</p> <p>Results</p> <p>We propose ProDiGe, a novel algorithm for Prioritization of Disease Genes. ProDiGe implements a novel machine learning strategy based on learning from positive and unlabeled examples, which allows to integrate various sources of information about the genes, to share information about known disease genes across diseases, and to perform genome-wide searches for new disease genes. Experiments on real data show that ProDiGe outperforms state-of-the-art methods for the prioritization of genes in human diseases.</p> <p>Conclusions</p> <p>ProDiGe implements a new machine learning paradigm for gene prioritization, which could help the identification of new disease genes. It is freely available at <url>http://cbio.ensmp.fr/prodige</url>.</p

Sequential recommendation with metric models based on frequent sequences

Modeling user preferences (long-term history) and user dynamics (short-term history) is of greatest importance to build efficient sequential recommender systems. The challenge lies in the successful combination of the whole user's history and his recent actions (sequential dynamics) to provide personalized recommendations. Existing methods capture the sequential dynamics of a user using fixed-order Markov chains (usually first order chains) regardless of the user, which limits both the impact of the past of the user on the recommendation and the ability to adapt its length to the user profile. In this article, we propose to use frequent sequences to identify the most relevant part of the user history for the recommendation. The most salient items are then used in a unified metric model that embeds items based on user preferences and sequential dynamics. Extensive experiments demonstrate that our method outperforms state-of-the-art, especially on sparse datasets. We show that considering sequences of varying lengths improves the recommendations and we also emphasize that these sequences provide explanations on the recommendation.Comment: 25 pages, 6 figures, submitted to DAMI (under review

Comprehensible and Robust Knowledge Discovery from Small Datasets

Die Wissensentdeckung in Datenbanken (“Knowledge Discovery in Databases”, KDD) zielt darauf ab, nützliches Wissen aus Daten zu extrahieren. Daten können eine Reihe von Messungen aus einem realen Prozess repräsentieren oder eine Reihe von Eingabe- Ausgabe-Werten eines Simulationsmodells. Zwei häufig widersprüchliche Anforderungen an das erworbene Wissen sind, dass es (1) die Daten möglichst exakt zusammenfasst und (2) in einer gut verständlichen Form vorliegt. Entscheidungsbäume (“Decision Trees”) und Methoden zur Entdeckung von Untergruppen (“Subgroup Discovery”) liefern Wissenszusammenfassungen in Form von Hyperrechtecken; diese gelten als gut verständlich. Um die Bedeutung einer verständlichen Datenzusammenfassung zu demonstrieren, erforschen wir Dezentrale intelligente Netzsteuerung — ein neues System, das die Bedarfsreaktion in Stromnetzen ohne wesentliche Änderungen in der Infrastruktur implementiert. Die bisher durchgeführte konventionelle Analyse dieses Systems beschränkte sich auf die Berücksichtigung identischer Teilnehmer und spiegelte daher die Realität nicht ausreichend gut wider. Wir führen viele Simulationen mit unterschiedlichen Eingabewerten durch und wenden Entscheidungsbäume auf die resultierenden Daten an. Mit den daraus resultierenden verständlichen Datenzusammenfassung konnten wir neue Erkenntnisse zum Verhalten der Dezentrale intelligente Netzsteuerung gewinnen. Entscheidungsbäume ermöglichen die Beschreibung des Systemverhaltens für alle Eingabekombinationen. Manchmal ist man aber nicht daran interessiert, den gesamten Eingaberaum zu partitionieren, sondern Bereiche zu finden, die zu bestimmten Ausgabe führen (sog. Untergruppen). Die vorhandenen Algorithmen zum Erkennen von Untergruppen erfordern normalerweise große Datenmengen, um eine stabile und genaue Ausgabe zu erzielen. Der Datenerfassungsprozess ist jedoch häufig kostspielig. Unser Hauptbeitrag ist die Verbesserung der Untergruppenerkennung aus Datensätzen mit wenigen Beobachtungen. Die Entdeckung von Untergruppen in simulierten Daten wird als Szenarioerkennung bezeichnet. Ein häufig verwendeter Algorithmus für die Szenarioerkennung ist PRIM (Patient Rule Induction Method). Wir schlagen REDS (Rule Extraction for Discovering Scenarios) vor, ein neues Verfahren für die Szenarioerkennung. Für REDS, trainieren wir zuerst ein statistisches Zwischenmodell und verwenden dieses, um eine große Menge neuer Daten für PRIM zu erstellen. Die grundlegende statistische Intuition beschrieben wir ebenfalls. Experimente zeigen, dass REDS viel besser funktioniert als PRIM für sich alleine: Es reduziert die Anzahl der erforderlichen Simulationsläufe um 75% im Durchschnitt. Mit simulierten Daten hat man perfekte Kenntnisse über die Eingangsverteilung — eine Voraussetzung von REDS. Um REDS auf realen Messdaten anwendbar zu machen, haben wir es mit Stichproben aus einer geschätzten multivariate Verteilung der Daten kombiniert. Wir haben die resultierende Methode in Kombination mit verschiedenen Methoden zur Generierung von Daten experimentell evaluiert. Wir haben dies für PRIM und BestInterval — eine weitere repräsentative Methode zur Erkennung von Untergruppen — gemacht. In den meisten Fällen hat unsere Methodik die Qualität der entdeckten Untergruppen erhöht

Probabilistic Graphical Models for Credibility Analysis in Evolving Online Communities

One of the major hurdles preventing the full exploitation of information from online communities is the widespread concern regarding the quality and credibility of user-contributed content. Prior works in this domain operate on a static snapshot of the community, making strong assumptions about the structure of the data (e.g., relational tables), or consider only shallow features for text classification. To address the above limitations, we propose probabilistic graphical models that can leverage the joint interplay between multiple factors in online communities --- like user interactions, community dynamics, and textual content --- to automatically assess the credibility of user-contributed online content, and the expertise of users and their evolution with user-interpretable explanation. To this end, we devise new models based on Conditional Random Fields for different settings like incorporating partial expert knowledge for semi-supervised learning, and handling discrete labels as well as numeric ratings for fine-grained analysis. This enables applications such as extracting reliable side-effects of drugs from user-contributed posts in healthforums, and identifying credible content in news communities. Online communities are dynamic, as users join and leave, adapt to evolving trends, and mature over time. To capture this dynamics, we propose generative models based on Hidden Markov Model, Latent Dirichlet Allocation, and Brownian Motion to trace the continuous evolution of user expertise and their language model over time. This allows us to identify expert users and credible content jointly over time, improving state-of-the-art recommender systems by explicitly considering the maturity of users. This also enables applications such as identifying helpful product reviews, and detecting fake and anomalous reviews with limited information.Comment: PhD thesis, Mar 201