Aktives Lernen für Klassifikationsprobleme unter der Nutzung von Strukturinformationen

Abstract

Heutzutage werden mediale, kommerzielle und auch persönliche Inhalte immer mehr in der digitalen Welt konsumiert, ausgetauscht und somit gespeichert. Diese Daten versuchen IT- Unternehmen mittels Methoden des Data Mining oder des maschinellen Lernens verstärkt wirtschaftlich zu nutzen, wobei in der Regel eine zeitund kostenintensive Kategorisierung bzw. Klassifikation dieser Daten stattfindet. Ein effizienter Ansatz, diese Kosten zu senken, ist aktives Lernen (AL), da AL den Trainingsprozess eines Klassifikators durch gezieltes Anfragen einzelner Da- tenpunkte steuert, die daraufhin durch Experten mit einer Klassenzugehörigkeit versehen werden. Jedoch zeigt eine Analyse aktueller Verfahren, dass AL nach wie vor Defizite aufweist. Insbesondere wird Strukturinformation, die durch die räumliche Anordnung der (un-)gelabelten Daten gegeben ist, unzureichend genutzt. Außerdem wird bei vielen bisherigen AL-Techniken noch zu wenig auf ihre praktische Einsatzfähigkeit geachtet. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, werden in der diesem Beitrag zugrundeliegenden Dissertation mehrere aufeinander aufbauende Lösungsan- sätze präsentiert: Zunächst wird mit probabilistischen, generativen Modellen die Struktur der Da- ten erfasst und die selbstadaptive, (fast) parameterfreie Selektionsstrategie 4DS (Distance-Density- Distribution-Diversity Sampling) entwickelt, die zur Musterauswahl Strukturinformation nutzt. An- schließend wird der AL-Prozess um einem transduktiven Lernprozess erweitert, um die Datenmodellierung während des Lernvorgangs anhand der bekanntwerdenden Klasseninformationen iterativ zu verfeinern. Darauf aufbauend wird für das AL-Training einer Support Vector Machine (SVM) der neue datenabhängige Kernel RWM (Responsibility Weighted Mahalanobis) definiert.