FOI Nastava - Otkrivanje znanja u podacima

Sadržaj se učitava...

FOI Nastava

apps

mdi-login

Otkrivanje znanja u podacima

Data Mining
2014/2015

4 ECTSa

Informacijski i poslovni sustavi 1.1 (PDS)

Katedra za razvoj informacijskih sustava

5. semestar

Osnovne informacijemdi-information-variant

Izvođači nastavemdi-account-group

Nastavni plan i programmdi-clipboard-text-outline

Model praćenjamdi-human-male-board

Ispitni rokovimdi-clipboard-check-outline

Rasporedmdi-calendar-clock

Konzultacijemdi-account-voice

Izvođenje kolegija

Studij	Studijski program	Semestar	Obavezan
Informacijski i poslovni sustavi 1.1 (PDS)	Informacijski sustavi	5	izborni
Informacijski i poslovni sustavi 1.1 (PDS)	Poslovni sustavi	5	izborni

Cilj kolegija

Upoznavanje temeljnih principa otkrivanja znanja u podacima; upoznavanje tehnika i algoritama; upoznavanje alata SAS za tu namjenu; koraci primjene i način povezivanja s tehnologijama sustava za upravljanje bazama podataka, skladištima podataka, online obrada i statistikom; temeljne vještina analize podataka, izrada izvješća i grafičkih prikaza poslovnih izvješća; način primjene u poslovanju, bankarstvu i znanosti

Preduvjeti

Statistika (PDS 1.1)
Programiranje 2 (PDS 1.1)
Baze podataka 1 (PDS 1.1)

Norma kolegija

Predavanja

30 sati

Vježbe u praktikumu

30 sati

Nastavnik	Uloga na kolegiju	Oblik nastave	Tjedana	Sati	Grupa
Kliček Božidar	Nositelj	Predavanja	10	3	1
Oreški Dijana	Suradnik	Vježbe u praktikumu	10	3	1

Sadržaj predavanja

Uvod
Pregled područja: svrha, nužnost i izazovi. Proces otkrivanja znanja: glavne faze, poslovni problemi, razumijevanje i priprema podataka, postavljanje traženja znanja, traženje znanja, pročišćavanje znanja, primjena znanja za poslovne probleme, primjena. Multidisciplinarni pristupi: temelji, opći znanstveni pristup, logika (induktivni I deduktivni sustavi), filozofija znanosti, statistika, teorija informacija, baze podataka, umjetna inteligencija i strojno učenje.
Podaci
Tipovi i oblici podataka: tablice, vremenski i prostorno ovisni podaci, tekstualni podaci, meta podaci. Vrste znanja: tablice, grupe, pravila, stabla odlučivanja, funkcijski odnosi, klasteri, taksonomije i koncepti hijerarhija, probabilističke mreže, neuronske mreže. Podaci i znanje u bazama podataka: relacijske baze podataka, objektno orijentirane, multimdimenzionalne baze i OLAP, deduktivne baze, paralelne baze, distribuirane I heterogene baze, upravljanje meta podacima.
Statistika
Logika: propozicijska logika i logika predikata u prikazu znanja, deduktivni I induktivni sustavi, otkrivanje zakonitosti kao logički process. Statistika: definicije uzoraka, testiranje statističkih hipoteza, Bayesov pogled, neeksperimentalni podaci. Izrazita i neizrazita logika, tehnike traženja u podacima i znanju.
Faze otkrivanja zakonitosti u podacima
Koraci procesa otkrivanja zakonitosti: razumijevanje poslovnog sustava, podaci, priprema podataka, modeliranje, evaluacija, dostavljanje rezultata. Skladištenje podataka (data warehousing): identifikacija I čišćenje podataka, tehnike prikupljanja podataka, redukcija podataka, vizualizacija podataka.
Metode rudarenja podataka
Rudarenje podataka (data mining). Klasifikacija: opis postupka, metodologija. Stabla odlučivanja, tehnike C4.5, klasifikacijksa i regresijska stabla, napredne metode. Pravila: sekvencijalne metode. Bayesova klasifikacija. Pristupi najbližeg susjeda. Regresijske metode: empirijske, kvadratno diskriminantne, logistička regresija, kaknoske diskriminante. Neuronske mreže. Višekriterijska klasifikacija. Otkrivanje pravila: pristup izrazitih skupova, karakteristična parvila, asocijacijska pravila, pristupi induktivnog logičkog programiranja.
Otkrivanje podgrupa, prilagođavanje formula
Otkrivanje podgrupa: razlog za analizu podgrupa, analiza devijacija, analiza promjena, metoda bušenja (OLAP, temeljeno na znanju). Podešavanje formula: provjera ovisnosti među varijablama, pronalaženje jedne i više formula, korištenje a priori znanja. Multidimenzionalna regresijska analiza: specifikacija modela, prilagođavanje modela.
Klasterifikacija
Klasterifikacija: konceptualna klasterifikacija. Probabilističke i kauzalne mreže. Analize za vjerojatnostne mreže: uvod, Bayesov pristup za nesigurnost modela. Paralelne metode.
Problemi primjene
Izbor zadaća i metoda. Znanje domene: taksonomija, ograničenja, prijašnje znanje, preference korisnika. Evaluacija znanja: statistički pristup, usporedbe, metematičko prilagođavanje, testovi slučajnosti, test minimalnog opisa. Korisnost, inovativnost I inegracija mjera zanimljivosti. Prikaz i vizualizacija. Primjena u procesu odlučivanja. Pravni aspekti. Sustavi za otkrivanje, komercijalni alati.
Interdisciplinarni problemi
Interdiscipinarni problemi: statistika, poslovanje, industrija. Analize slučajeva
Rudarenje teksta
Otkrivanje znanja u tekstualnim podacima: jedinstveni problemi teksta, alternativni prikazi teksta, termini, teksonomija, pronalaženje asocijativni pravila iz izbora dokumenata.
Analiza slučajeva
Analize slučajeva, programski alati, primjena u procesu odlučivanja. Pregled istraživanja.

Sadržaj seminara/vježbi

1. Data mining
Osnove dana mininga. Alati SAS. Sučelja. Osnovne mogućnosti izrada modela, prikaz rezultata preko weba, razmjena dijagrama, izrada predložaka modela. Java API. Repozitorij modela i dijagrama primjeri modela, dijagrama.
2. Vrste obrade i pristupa podacima
Obrada na strani servera asinhroni model učenja nad podacima. Paralelna obrada istovremena obrada više modela. Višedretveni algoritmi. Pristup podacima struktura datoteka. Upotreba SAS-a za izradu skupova podataka za trening. Upotreba SAS-a za prikaz i povrat rezultata obrade.
3. Uzorkovanje
Pojam uzorkovanja. Potreba za uzorkovanjem. Vrste uzorkovanja. Slučajno uzorkovanje. Stratificirano uzorkovanje. Uzorkovanje prema težinama. Uzorkovanje po klasterima. Sistematsko uzorkovanje. Uzorkovanje prema redoslijedu. Uzorkovanje po rijetkim događajima. Primjeri načina uzorkovanja u SAS-u.
4. Skupovi podataka
Izrada skupova podataka skupovi podataka za učenje, za validaciju, za testiranje. Particioniranje po klasma varijabli. Transformacije. Filtriranje podatka eliminacija ekstremnih vrijednosti. Zamjena podataka.
5. Deskriptivna statistika
Statistika i grafički prikazi intervali varijabli, klase varijabli, distribucije.
6. Grafički prikazi
Vrste grafičkih prikaza u SAS-u: histogrami, višedimenzionalni grafički prikazi, pite grafički prikazi, area plots, mjehuričasti dijagrami. Izrada grafičkih prikaza. Dinamička obrada podataka i uzorkovanje podataka. Interaktivno povezivanje podataka, tabela i grafičkih prikaza.
7. Primjena rudarenja nad podacima
Primjer 1: analiza upotrebe weba traženje zakonitosti među podacima o posjećenim web stranicama. Pretraživanje linkova prema učestalosti njihovog korištenja. Primjer 2: analiza životnog stila mladih ljudi.
8. Stabla odlučivanja
Osnovno o stablima odlučivanja klasifikacija i regresija stabla odlučivanja, odabir stabla odlučivanja na temelju ciljeva i preciznosti potkresivanja (pruninga). Kriteriji prema kojima se vrši granja stabla: Hi-kvadrat, F-test, Gini, entropija, redukcija varijance. Izrada pravila na temelju stabla odlučivanja. Određivanje utjecaja varijabli. Izrada stabla odlučivanja na temelju skupa podataka.
9. Neuronske mreže
Osnovno o neuronskim mrežama neuroni, skriveni i izlazni slojevi, veze neurona, težine veza, interna aktivacija, funkcija prijenosa. Tehnike učenja neuronskih mreža u SAS Enterprise Mineru. Optimizacija. Standardizacija izlaza. Izrada modela neuronske mreže na temelju skupa podataka u alatu SAS Enterprise Miner.
10. Indukcija pravila
Indukcija pravila iz skupova podataka, stabla odlučivanja i neuronskih mreža u SAS-u.
11. Modeli podataka u SAS-u
Usporedba modela za prikaz podataka. Kriteriji za odabir modela za prikaz skupa podataka. Statistika modela. Modeli i grafički prikazi podataka. Klasifikacijske matrice. Izrada različitih modela u alatu SAS Enterprise Miner.
12. Otkrivanje znanja u nestrukturiranim sadržajima
Osnove alata SAS Text Miner. Sučelja. Povezivanje strukturiranih i nestrukturiranih sadržaja. Analiza nestrukturiranih sadržaja - teksta. Otkrivanje skrivenih veza između tekstualnih i drugih baza podataka.
13. Pretraživanje nestrukturiranih sadržaja
Čitanje nestrukturiranog sadržaja. Pronalaženje izraza i fraza u tekstovima. Definiranje rječnika ključnih riječi. Traženje odnosa između ključnih riječi, pojmova, fraza u tekstovima. Sažimanje nestrukturiranih sadržaja velike složenosti u sadržaje manje složenosti.
14. Povezivanje sličnih dokumenata
Filtriranje dokumenata. Kriteriji filtriranja pojava određenog pojma, ne postojanje određenog pojma. Filtriranje dijelova dokumenata. Povezivanje dijelova istih karakteristika u novi dokument.
15. Prikaz veza
Grafički prikaz odnosa i veza između skupine dokumenata. Pretraživanje skupa dokumenata po vezama. Utvrđivanje uzoraka na temelju veza. Pretraživanje skupa dokumenata po hijerarhijskoj strukturi pojmova. Povezivanje s alatima SAS-a. Uključivanje rezultata obrade.

Ishodi učenja kolegija

upoznavati temeljne principe otkrivanja znanja u podacima
upoznati metode i tehnike za rudarenje podataka
upoznati praktične realizacija tehnika u otkrivanje znanja u podacima u visokokvalitetnom alatu (SAS)
primjeniti otkrivanje znanja u podacima (temeljne vještina analize podataka, izrada izvješća i grafičkih prikaza poslovnih izvješća, napredne metode za analizu podataka) u poslovanju, bankarstvu i znanosti

Ishodi učenja programa

razumjeti i primijeniti matematičke metode, modele i tehnike primjerene rješavanju problema iz područja informacijskih i poslovnih sustava
razumjeti bitne čimbenike koji utječu na poslovanje organizacije i pojedinaca te primijeniti osnovne metode i koncepte planiranja, upravljanja i obračuna poslovanja
modelirati poslovne procese i podatke u organizacijama i primijeniti modele u razvoju informacijskih i poslovnih sustava
identificirati i razumjeti bitne čimbenike koji utječu na poslovanje organizacije i pojedinaca te primijeniti osnovne metode i koncepte planiranja, upravljanja i obračuna poslovanja
identificirati ključne podatke i informacije za donošenje racionalnih poslovnih odluka
analizirati i vrednovati rezultat poslovanja, te predložiti unapređenje poslovnog sustava.

Osnovna literatura

Data mining and knowledge discovery handbook. Editors Oded Maimon, Lior Rokach. Springer, New York, 2005.
Bramer, M. A. Principles of data mining. Springer, London, 2007.

Dopunska literatura

Han, J., Kamber, M. Data mining : concepts and techniques. 2nd ed. Morgan Kaufmann, San Francisco, 2006.
Berry, M., Linnof, G. Data mining techniques : for marketing, sales, and customer relationship management. 2nd ed. Wiley, Indianapolis, 2004.
Cox, E. Fuzzy modelling and genetic algorithms for data mining and exploration. Morgan Kaufman, Amsterdam, 2005.
Advances in knowledge discovery and data mining. Editors Usama M. Fayyad et al. AAAI, Menlo Park, 1996.

Slični kolegiji

Otkrivanje znanja u bazama podataka, Ekonomski fakultet u Zagrebu [http://www.efzg.hr/default.aspx?id=5498]
Programski alat za razvoj najsloženijih sustava temeljenih na znanju, primjenom pravila, stabla odlučivanja, data mining indukcijom stabala odlučivanja, neizrazite logike i genetskih algoritama.

Redoviti studenti

Izvanredni studenti

U kalendaru ispod se nalaze konzultacije predmetnih nastavnika, no za detalje o konzultacijama možete provjeriti na profilu pojedinog predmetnog nastavnika.