On Horizontal and Vertical Separation in Hierarchical Text Classification

Hierarchy is a common and effective way of organizing data and representing their relationships at different levels of abstraction. However, hierarchical data dependencies cause difficulties in the estimation of "separable" models that can distinguish between the entities in the hierarchy. Extracting separable models of hierarchical entities requires us to take their relative position into account and to consider the different types of dependencies in the hierarchy. In this paper, we present an investigation of the effect of separability in text-based entity classification and argue that in hierarchical classification, a separation property should be established between entities not only in the same layer, but also in different layers. Our main findings are the followings. First, we analyse the importance of separability on the data representation in the task of classification and based on that, we introduce a "Strong Separation Principle" for optimizing expected effectiveness of classifiers decision based on separation property. Second, we present Hierarchical Significant Words Language Models (HSWLM) which capture all, and only, the essential features of hierarchical entities according to their relative position in the hierarchy resulting in horizontally and vertically separable models. Third, we validate our claims on real-world data and demonstrate that how HSWLM improves the accuracy of classification and how it provides transferable models over time. Although discussions in this paper focus on the classification problem, the models are applicable to any information access tasks on data that has, or can be mapped to, a hierarchical structure.Comment: Full paper (10 pages) accepted for publication in proceedings of ACM SIGIR International Conference on the Theory of Information Retrieval (ICTIR'16

Continuous Improvement Through Knowledge-Guided Analysis in Experience Feedback

Continuous improvement in industrial processes is increasingly a key element of competitiveness for industrial systems. The management of experience feedback in this framework is designed to build, analyze and facilitate the knowledge sharing among problem solving practitioners of an organization in order to improve processes and products achievement. During Problem Solving Processes, the intellectual investment of experts is often considerable and the opportunities for expert knowledge exploitation are numerous: decision making, problem solving under uncertainty, and expert configuration. In this paper, our contribution relates to the structuring of a cognitive experience feedback framework, which allows a flexible exploitation of expert knowledge during Problem Solving Processes and a reuse such collected experience. To that purpose, the proposed approach uses the general principles of root cause analysis for identifying the root causes of problems or events, the conceptual graphs formalism for the semantic conceptualization of the domain vocabulary and the Transferable Belief Model for the fusion of information from different sources. The underlying formal reasoning mechanisms (logic-based semantics) in conceptual graphs enable intelligent information retrieval for the effective exploitation of lessons learned from past projects. An example will illustrate the application of the proposed approach of experience feedback processes formalization in the transport industry sector

Image classification by visual bag-of-words refinement and reduction

This paper presents a new framework for visual bag-of-words (BOW) refinement and reduction to overcome the drawbacks associated with the visual BOW model which has been widely used for image classification. Although very influential in the literature, the traditional visual BOW model has two distinct drawbacks. Firstly, for efficiency purposes, the visual vocabulary is commonly constructed by directly clustering the low-level visual feature vectors extracted from local keypoints, without considering the high-level semantics of images. That is, the visual BOW model still suffers from the semantic gap, and thus may lead to significant performance degradation in more challenging tasks (e.g. social image classification). Secondly, typically thousands of visual words are generated to obtain better performance on a relatively large image dataset. Due to such large vocabulary size, the subsequent image classification may take sheer amount of time. To overcome the first drawback, we develop a graph-based method for visual BOW refinement by exploiting the tags (easy to access although noisy) of social images. More notably, for efficient image classification, we further reduce the refined visual BOW model to a much smaller size through semantic spectral clustering. Extensive experimental results show the promising performance of the proposed framework for visual BOW refinement and reduction

Treatment of Semantic Heterogeneity in Information Retrieval

"Nowadays, users of information services are faced with highly decentralised, heterogeneous document sources with different content analysis. Semantic heterogeneity occurs e.g. when resources using different systems for content description are searched using a single query system. This report describes several approaches of handling semantic heterogeneity used in projects of the German Social Science Information Centre." (author's abstract

Analysis reuse exploiting taxonomical information and belief assignment in industrial problem solving

To take into account the experience feedback on solving complex problems in business is deemed as a way to improve the quality of products and processes. Only a few academic works, however, are concerned with the representation and the instrumentation of experience feedback systems. We propose, in this paper, a model of experiences and mechanisms to use these experiences. More specifically, we wish to encourage the reuse of already performed expert analysis to propose a priori analysis in the solving of a new problem. The proposal is based on a representation in the context of the experience of using a conceptual marker and an explicit representation of the analysis incorporating expert opinions and the fusion of these opinions. The experience feedback models and inference mechanisms are integrated in a commercial support tool for problem solving methodologies. The results obtained to this point have already led to the definition of the role of ‘‘Rex Manager’’ with principles of sustainable management for continuous improvement of industrial processes in companies

Semantic Attributes for Transfer Learning in Visual Recognition

Angetrieben durch den Erfolg von Deep Learning Verfahren wurden in Bezug auf künstliche Intelligenz erhebliche Fortschritte im Bereich des Maschinenverstehens gemacht. Allerdings sind Tausende von manuell annotierten Trainingsdaten zwingend notwendig, um die Generalisierungsfähigkeit solcher Modelle sicherzustellen. Darüber hinaus muss das Modell jedes Mal komplett neu trainiert werden, sobald es auf eine neue Problemklasse angewandt werden muss. Dies führt wiederum dazu, dass der sehr kostenintensive Prozess des Sammelns und Annotierens von Trainingsdaten wiederholt werden muss, wodurch die Skalierbarkeit solcher Modelle erheblich begrenzt wird. Auf der anderen Seite bearbeiten wir Menschen neue Aufgaben nicht isoliert, sondern haben die bemerkenswerte Fähigkeit, auf bereits erworbenes Wissen bei der Lösung neuer Probleme zurückzugreifen. Diese Fähigkeit wird als Transfer-Learning bezeichnet. Sie ermöglicht es uns, schneller, besser und anhand nur sehr weniger Beispiele Neues zu lernen. Daher besteht ein großes Interesse, diese Fähigkeit durch Algorithmen nachzuahmen, insbesondere in Bereichen, in denen Trainingsdaten sehr knapp oder sogar nicht verfügbar sind. In dieser Arbeit untersuchen wir Transfer-Learning im Kontext von Computer Vision. Insbesondere untersuchen wir, wie visuelle Erkennung (z.B. Objekt- oder Aktionsklassifizierung) durchgeführt werden kann, wenn nur wenige oder keine Trainingsbeispiele existieren. Eine vielversprechende Lösung in dieser Richtung ist das Framework der semantischen Attribute. Dabei werden visuelle Kategorien in Form von Attributen wie Farbe, Muster und Form beschrieben. Diese Attribute können aus einer disjunkten Menge von Trainingsbeispielen gelernt werden. Da die Attribute eine doppelte, d.h. sowohl visuelle als auch semantische, Interpretation haben, kann Sprache effektiv genutzt werden, um den Übertragungsprozess zu steuern. Dies bedeutet, dass Modelle für eine neue visuelle Kategorie nur anhand der sprachlichen Beschreibung erstellt werden können, indem relevante Attribute selektiert und auf die neue Kategorie übertragen werden. Die Notwendigkeit von Trainingsbildern entfällt durch diesen Prozess jedoch vollständig. In dieser Arbeit stellen wir neue Lösungen vor, semantische Attribute zu modellieren, zu übertragen, automatisch mit visuellen Kategorien zu assoziieren, und aus sprachlichen Beschreibungen zu erkennen. Zu diesem Zweck beleuchten wir die attributbasierte Erkennung aus den folgenden vier Blickpunkten: 1) Anders als das gängige Modell, bei dem Attribute global gelernt werden müssen, stellen wir einen hierarchischen Ansatz vor, der es ermöglicht, die Attribute auf verschiedenen Abstraktionsebenen zu lernen. Wir zeigen zudem, wie die Struktur zwischen den Kategorien effektiv genutzt werden kann, um den Lern- und Transferprozess zu steuern und damit diskriminative Modelle für neue Kategorien zu erstellen. Mit einer gründlichen experimentellen Analyse demonstrieren wir eine deutliche Verbesserung unseres Modells gegenüber dem globalen Ansatz, insbesondere bei der Erkennung detailgenauer Kategorien. 2) In vorherrschend attributbasierten Transferansätzen überwacht der Benutzer die Zuordnung zwischen den Attributen und den Kategorien. Wir schlagen in dieser Arbeit vor, die Verbindung zwischen den beiden automatisch und ohne Benutzereingriff herzustellen. Unser Modell erfasst die semantischen Beziehungen, welche die Attribute mit Objekten koppeln, um ihre Assoziationen vorherzusagen und unüberwacht auszuwählen welche Attribute übertragen werden sollen. 3) Wir umgehen die Notwendigkeit eines vordefinierten Vokabulars von Attributen. Statt dessen schlagen wir vor, Enyzklopädie-Artikel zu verwenden, die Objektkategorien in einem freien Text beschreiben, um automatisch eine Menge von diskriminanten, salienten und vielfältigen Attributen zu entdecken. Diese Beseitigung des Bedarfs eines benutzerdefinierten Vokabulars ermöglicht es uns, das Potenzial attributbasierter Modelle im Kontext sehr großer Datenmengen vollends auszuschöpfen. 4) Wir präsentieren eine neuartige Anwendung semantischer Attribute in der realen Welt. Wir schlagen das erste Verfahren vor, welches automatisch Modestile lernt, und vorhersagt, wie sich ihre Beliebtheit in naher Zukunft entwickeln wird. Wir zeigen, dass semantische Attribute interpretierbare Modestile liefern und zu einer besseren Vorhersage der Beliebtheit von visuellen Stilen im Vergleich zu anderen Darstellungen führen