Inductive learning of tree-based regression models

Dissertação de Doutoramento em Ciência de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências da Universidade do PortoEsta tese explora diferentes aspectos da metodologia de indução de árvores de regressão a partir de amostras de dados. O objectivo principal deste estudo é o de melhorar a capacidade predictiva das árvores de regressão tentando manter, tanto quanto possível, a sua compreensibilidade e eficiência computacional. O nosso estudo sobre este tipo de modelos de regressão é dividido em três partes principais.Na primeira parte do estudo são descritas em detalhe duas metodologias para crescer árvores de regressão: uma que minimiza o erro quadrado médio; e outra que minimiza o desvio absoluto médio. A análise que é apresentada concentra-se primordialmente na questão da eficiência computacional do processo de crescimento das árvores. São apresentados diversos algoritmos novos que originam ganhos de eficiência computacional significativos. Por fim, é apresentada uma comparação experimental das duas metodologias alternativas, mostrando claramente os diferentes objectivos práticos de cada uma. A poda das árvores de regressão é um procedimento "standard" neste tipo de metodologias cujo objectivo principal é o de proporcionar um melhor compromisso entre a simplicidade e compreensibilidade das árvores e a sua capacidade predictiva. Na segunda parte desta dissertação são descritas uma série de técnicas novas de poda baseadas num processo de selecção a partir de um conjunto de árvores podadas alternativas. Apresentamos também um conjunto extenso de experiências comparando diferentes métodos de podar árvores de regressão. Os resultados desta comparação, levada a cabo num largo conjunto de problemas, mostram que as nossas técnicas de poda obtêm resultados, em termos de capacidade predictiva, significativamente superiores aos obtidos pelos métodos do actual "estado da arte". Na parte final desta dissertação é apresentado um novo tipo de árvores, que denominamos árvores de regressão locais. Estes modelos híbridos resultam da integração das árvores de regressão com técnicas de modelação ..