Selección de características usando modelo hibrido basado en algoritmos genéticos

Feature selection using a genetic algorithm-based hybrid approach

En el artículo se propone un modelo híbrido de selección de características con el objeto de reducir la dimensión del espacio de entrenamiento, sin comprometer la precisión de clasificación. El modelo incluye la inducción de un árbol de decisión que genera subconjuntos de características, para las cuales seguidamente se evalúa su relevancia mediante el criterio del mínimo error de clasificación. El procedimiento de evaluación se desarrolla empleando la regla de los k-vecinos más cercanos. Usualmente, la reducción de espacios supone una cota de error de clasificación; sin embargo, en este trabajo la sintonización del modelo híbrido de selección se realiza usando algoritmos genéticos, con lo cual se obtiene de forma simultánea la minimización tanto del número de características de entrenamiento, como del error de clasificación. De manera adicional, a diferencia de las técnicas convencionales de selección, el modelo propuesto permite cuantificar el nivel de relevancia de cada característica perteneciente al conjunto reducido de entrenamiento. Las pruebas del modelo se realizan para la identificación de hipernasalidad, en el caso de voz, y cardiopatía isquémica, en el caso de registros de electrocardiografía. Las bases de datos corresponden a una población de 90 niños (45 registros por clase) y a 100 registros electrocardiográficos (50 por clase). Los resultados obtenidos muestran una efectividad promedio para la reducción del espacio de entrenamiento inicial hasta de un 88%, con una tasa promedio de error de clasificación inferior al 6%.

Introducción

El reconocimiento de patrones empleando métodos computacionales requiere la elección de un espacio adecuado de entrenamiento que permita de manera suficiente la discriminación entre las clases. Sin embargo, en la mayoría de los casos, algunas de las características elegidas para formar dicha representación son irrelevantes. El procedimiento de selección de características consiste en la eliminación de aquellas con baja o sin ninguna relevancia, de tal manera que se reduzca el tiempo de aprendizaje del clasificador, mientras se mantiene un valor de precisión aceptable de clasificación, incrementando así la capacidad de generalización (Yu y Liu, 2004).

En la selección efectiva de características orientada al reconocimiento de patrones, cada  vez  es  más  frecuente el empleo de los algoritmos  genéticos.  Así  por  ejemplo, en (Hong et al., 2006) se usan en conjunto con las redes neuronales para el reconocimiento de pacientes con cáncer, mientras en (Kim et al., 2004) se analiza su empleo en conjunto con árboles de decisión para el reconocimiento  de defectos en imágenes. De otra parte, el empleo de los k-vecinos más cercanos como regla de clasificación permite la simplificación del procedimiento de entrenamiento (Peña, 2002). En particular,  en  (Raymer  et  al.,  2000)  se  realiza la reducción de dimensión para pruebas bioquímicas y médicas, transformando geométricamente el espacio de características por medio del uso de algoritmos genéticos y k-vecinos más cercanos, con una reducción de características del 85%.