[논문 리뷰] A Model for Mining Multilevel Fuzzy Association Rule in Database

Pratima Gautam, Neelu Khare외 1명|arXiv (Cornell University)|2010. 01. 20.

Data Mining Algorithms and Applications참고 문헌 15인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 거래 데이터베이스의 불확실성을 다루기 위해 날카운 간격 대신 흐린 경계를 사용하는 다수준 흐린 연관 규칙 마이닝 모델을 제안한다. 이 모델은 최소 지지도가 다른 여러 수준에서 대량의 아이템세트를 효율적이고 체계적으로 발견하기 위해 상향식으로 점차 깊이를 더하는 접근 방식을 취하며, 의미 있는 다수준 흐린 연관 규칙를 효과적으로 추출한다.

ABSTRACT

The problem of developing models and algorithms for multilevel association mining pose for new challenges for mathematics and computer science. These problems become more challenging, when some form of uncertainty like fuzziness is present in data or relationships in data. This paper proposes a multilevel fuzzy association rule mining models for extracting knowledge implicit in transactions database with different support at each level. The proposed algorithm adopts a top-down progressively deepening approach to derive large itemsets. This approach incorporates fuzzy boundaries instead of sharp boundary intervals. An example is also given to demonstrate that the proposed mining algorithm can derive the multiple-level association rules under different supports in a simple and effective manner.

연구 동기 및 목표

• 데이터 또는 관계의 흐릿함으로 인한 불확실성으로 인해 발생하는 연관 규칙 마이닝 문제를 해결하기 위해.
• 거래 데이터베이스의 다수준 추상화 수준을 다룰 수 있는 확장 가능한 모델을 개발하기 위해.
• 개념 계층의 각 수준에서 다른 최소 지지 임계값을 지원하기 위해.
• 더 현실적인 데이터 표현을 위해 날카운 간격 대신 흐린 경계를 통합하기 위해.
• 다양한 지지도에서의 다수준 규칙를 포함한 실용적 예제를 통해 알고리즘의 효과성을 입증하기 위해.

제안 방법

• 알고리즘은 개념 계층의 여러 수준에서 대량의 아이템세트를 마이닝하기 위해 상향식으로 점차 깊이를 더하는 전략을 사용한다.
• 명확한 간격 대신 아이템 값에 흐린 경계를 적용하여 범주 간 점진적인 전이를 가능하게 한다.
• 지지 임계값은 각 수준에서 별도로 정의되어 있어 더 유연하고 현실적인 규칙 생성을 가능하게 한다.
• 값들이 사전 정의된 소속 함수에 기반하여 흐린 집합으로 매핑됨에 따라 트랜잭션을 처리한다.
• 높은 추상화 수준에서부터 낮은 수준으로 확장된 빈번한 아이템세트를 반복적으로 생성함으로써 대량의 아이템세트를 유도한다.
• 최종 출력은 관련된 신뢰도 및 지지도를 포함한 다수준 흐린 연관 규칙를 포함한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 흐린 경계를 다수준 연관 규칙 마이닝에 효과적으로 통합하여 불확실성을 다룰 수 있는가?
• RQ2 다양한 지지 임계값을 가진 여러 수준에서 대량의 아이템세트를 효율적이고 스케일러블하게 마이닝하기 위한 접근 방식은 무엇인가?
• RQ3 상향식으로 점차 깊이를 더하는 전략은 의미 있는 다수준 흐린 규칙를 발견하는 데에 개선을 이끌 수 있는가?
• RQ4 흐린 집합은 거래 데이터베이스에서 연관 규칙의 표현 능력을 어떻게 향상시키는가?
• RQ5 제안된 모델은 다양한 지지 제약 조건 하에서 얼마나 실용적이고 해석 가능한 규칙를 효과적으로 추출할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 모델은 각 수준에서 별개의 지지 임계값을 가진 다수준 흐린 연관 규칙를 성공적으로 생성한다.
• 흐린 경계의 사용은 명확한 간격에 비해 모호하거나 연속적인 데이터를 더 자연스럽게 모델링할 수 있도록 한다.
• 상향식으로 점차 깊이를 더하는 접근 방식은 다양한 수준에서 아이템세트 랜드스케이프를 효율적으로 탐색할 수 있게 한다.
• 다양한 지지도에서의 실용적 예제를 통해 알고리즘이 의미 있는 규칙를 효과적으로 추출하는 것으로 입증된다.
• 다른 추상화 수준에서 다른 최소 지지값을 허용함으로써 다양한 규칙 발견이 가능해진다.
• 이 방법은 본질적으로 불확실성이 내재된 데이터베이스에서 지식 발굴을 위한 체계적인 프레임워크를 제공한다.