segunda-feira, 21 de julho de 2014

Redes neurais artificiais



No post Tipos clássicos de modelos, comentamos sobre alguns tipos como: Modelo de propensão e Modelo de estimação.
Sendo o primeiro para classificar indivíduos/itens em categorias, atribuindo uma probabilidade para essa classificação; e o segundo para estimar um valor quantitativo de algo para o indivíduo/item.

Exemplos de modelo de propensão: classificar uma pessoa como portadora ou não de uma determinada doença; classificar uma pessoa como possível não pagadora de seu aluguel; classificar uma foto de um rosto em relação ao sentimento que o rosto expressa.

Exemplos de modelo de estimação: estimar a taxa de glicose de uma pessoa; estimar o valor de um imóvel; estimar o gasto de um cartão de crédito.

"Redes neurais artificiais" é um modelo computacional de aprendizado de máquina que pode ser usado tanto como modelo de propensão (para múltiplas categorias), quanto para modelo de estimação (fora outras inúmeras aplicações para criação de inteligência).

Uma rede neural tenta simular o processo de aprendizado feito pelo cérebro, que é formado por bilhões de células especiais, chamadas neurônios. A forma como esses neurônios se conectam entre si, caracteriza o pensamento e a memória, e o aprendizado é feito a través dessas conexões.
Como o processo de modelagem nada mais é do que aprender através de  uma massa de dados, a ideia da rede neural artificial é simular essa dinâmica para chegar no mesmo tipo aprendizado.

A estrutura topológica clássica das Redes neurais artificias é a Multilayer Perceptron. Esse modelo de rede neural é representado por: entradas que representam as variáveis explicativas, neurônios de camadas intermediárias a fim de reproduzir níveis de relação complexos e a camada de neurônios de saída (que representa a variável resposta).
Essa rede pode ser treinada de várias formas, e o método mais comum é treiná-la através do algoritmo Backpropagation.
Neste, pesos aleatórios são inicialmente atribuídos a cada conexão entre neurônios (variáveis de entrada vs neurônios auxiliares intermediários e neurônios auxiliares intermediários vs variáveis de saída).

A partir dos pesos aleatórios, calculam-se multiplicações e somatórias, de moto que no final, tenha-se um valor próximo ou não de 1 para cada variável de saída. Esse valor, para cada indivíduo/item do conjunto de treinamento é comparado com o valor real. Quanto mais distante estes estiverem (real vs previsto), mais os pesos são ajustados.
Esse processo é feito de forma iterativa até que a diferença média entre o real e o previsto seja razoável.

Redes neurais é um ótimo método de aprendizado de máquina, e que tem sido aplicado a diversas áreas do conhecimento apresentando grande performance.

A desvantagem dele é que, quando há necessidade de interpretar os resultados (motivos) de uma determinada classificação, ele não atende. Isso porque a estrutura de ligações entre neurônios (variáveis) citada anteriormente, é muito complexa  e "fechada" e não permite esse tipo de interpretação.

O que mais importa em um modelo de previsão, é o fato de ele prever com assertividade, mas há situações onde se deseja entender as relações entre as variáveis. Desta forma, tudo pode depender da finalidade da aplicação.


Abraços miningnoobs!


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