Μεθοδολογικό πλαίσιο υποστήριξης της εξόρυξης γνώσης από δεδομένα με την χρήση αρχών της πολυκριτήριας ανάλυσης αποφάσεων

Abstract

Data mining is a new and advancing technology that helps corporations to focus on the most important pieces of information stored in their data warehouses. In particular, data mining searches for hidden patterns and is able to discover information that otherwise could be missed or overlooked by experts. During the last years, a series of data mining algorithms has been developed. These algorithms are based on different methodological patterns and they can be implemented to solve a large variety of applications. However, the effort to build more advanced and efficient data mining algorithms has never stopped. The goal of this PhD thesis is to significantly contribute to the above effort by enhancing and improving the theoretical framework of existing data mining algorithms. More specifically, a different theoretical perspective is introduced, that is based on concepts and procedures of multicriteria analysis and in particular the ELECTRE I method of the outranking relations theory. Consequently, the PhD thesis develops a new methodological framework for data mining that can be incorporated to existing algorithms. This incorporation essentially develops new, more effective and accurate data mining algorithms, for a series of tasks and applications. In particular, the proposed methodological framework was applied, properly modified, to the tasks of classification and clustering, through the CLEDM and CLEKMODES methods, respectively. The good results of these methods in a series of widely used databases, and the perspective of expanding the new methodological framework to other data mining tasks as well, are able to introduce a new “hybrid” research field. This research field has the potential of producing better data mining algorithms and furthermore the potential to thoroughly explore and further formalize the interaction of data mining and multicriteria analysis.

Η εξόρυξη γνώση από δεδομένα είναι μια νέα και δυναμική τεχνολογία που βοηθάει τις επιχειρήσεις να επικεντρωθούν στην σημαντική πληροφορία που βρίσκεται μέσα στις αποθήκες δεδομένων τους, αναζητώντας κρυμμένα πρότυπα και ανακαλύπτοντας πληροφορίες που οι ειδικοί μπορεί να χάσουν ή να παραβλέψουν. Τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί πλήθος αλγορίθμων της εξόρυξης δεδομένων, οι οποίοι ακολουθούν διαφορετικές μεθοδολογικές προσεγγίσεις, ενώ ταυτόχρονα παρουσιάζουν σημαντική ποικιλία εφαρμογών. Η προσπάθεια ωστόσο για βελτιωμένους και αποδοτικότερους αλγορίθμους συνεχίζεται. Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει σαν βασικό της στόχο να συνεισφέρει στην προσπάθεια αυτή, βελτιώνοντας και ενισχύοντας την θεωρητική θεμελίωση υφιστάμενων αλγορίθμων της εξόρυξης δεδομένων. Ειδικότερα, μέσα από μια διαφορετική λογική, η οποία βασίζεται σε έννοιες και διαδικασίες της πολυκριτήριας ανάλυσης αποφάσεων, και ειδικότερα της μεθόδου ELECTRE I της θεωρίας των σχέσεων υπεροχής, η διδακτορική διατριβή αναπτύσσει ένα νέο μεθοδολογικό πλαίσιο για την εξόρυξη δεδομένων. Ενσωματώνοντας στην συνέχεια αυτό το μεθοδολογικό πλαίσιο σε υφιστάμενους αλγορίθμους, δημιουργούνται ουσιαστικά νέοι, αποτελεσματικότεροι και ακριβέστεροι αλγόριθμοι, για επιμέρους διαδικασίες και εφαρμογές της εξόρυξης δεδομένων. Πιο συγκεκριμένα, το προτεινόμενο μεθοδολογικό πλαίσιο, εφαρμόστηκε, με τις αναγκαίες τροποποιήσεις, στις διαδικασίες της ταξινόμησης και της ομαδοποίησης κατηγορικών αντικειμένων, μέσω των μεθόδων CLEDM και CLEKMODES, αντίστοιχα. Τα καλά αποτελέσματα από την εφαρμογή των παραπάνω μεθόδων σε μια σειρά ευρέως χρησιμοποιούμενων βάσεων δεδομένων, σε συνδυασμό με την δυνατότητα επέκτασης του μεθοδολογικού πλαισίου και σε άλλες διαδικασίες της εξόρυξης δεδομένων, διαμορφώνουν ένα νέο «υβριδικό» πεδίο έρευνας. Το πεδίο αυτό, αφενός έχει την δυναμική παραγωγής συνεχώς καλύτερων αλγορίθμων για την εξόρυξη δεδομένων, αφετέρου μπορεί να εξερευνήσει εις βάθος και να τυποποιήσει περαιτέρω την αλληλεπίδραση της εξόρυξης δεδομένων με την πολυκριτήρια ανάλυση αποφάσεων.