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Análise e comparação de algoritmos ensemble de classificação na descoberta de exoplanetas

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dc.creator LUZ, Thiago Sales Freire
dc.date.issued 2023-09-28
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3927
dc.description.abstract Exoplanets are planets discovered outside our solar system. Their discovery happens because of scientific work with telescopes such as the Kepler. The data collected by Kepler is known as Kepler Object of Interest. Machine Learning algorithms are trained to classify these data into exoplanets or non-exoplanets. An Ensemble Algorithm is a type of Machine Learning technique that combines the prediction performance of two or more algorithms to gain an improved final prediction. The current works on exoplanet identification use mostly traditional non-Ensemble algorithms. Therefore, research that uses Ensemble algorithms for exoplanet identification is scarce. This paper performs a comparison among some Ensemble algorithms on the exoplanet identification process. Each algorithm is implemented with a set of different values for its parameters and executed multiple times. All executions are performed with the cross-validation method. A confusion matrix is created for each algorithm implementation. The results of each confusion matrix provided data to evaluate the following algorithm’s performance metrics: accuracy, sensitivity, specificity, precision, and F1 score. The Ensemble algorithms achieved an average performance of more than 80% in all metrics. Changing the default values of the Ensemble algorithms parameters improved their predictive performance. The algorithm with the best performance is Stacking. In summary, the Ensemble algorithms have great potential to improve exoplanet prediction. The Stacking algorithm achieved a higher performance than the other algorithms. This aspect is discussed in the text. The results of this work show that it is reasonable to increase the use of Ensemble algorithms. The reason is their high prediction performance to improve exoplanet identification. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Algoritmos ensemble pt_BR
dc.subject KOI pt_BR
dc.subject Aprendizado de máquina pt_BR
dc.subject Matriz de confusão pt_BR
dc.subject Stacking pt_BR
dc.title Análise e comparação de algoritmos ensemble de classificação na descoberta de exoplanetas pt_BR
dc.type Dissertação pt_BR
dc.date.available 2023-10-31
dc.date.available 2023-10-31T11:49:19Z
dc.date.accessioned 2023-10-31T11:49:19Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/1717282381510877 pt_BR
dc.contributor.advisor1 RIBEIRO, Enio Roberto
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/6416752942017019 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1 BRAGA, Rodrigo Aparecido da Silva
dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/4343678779982973 pt_BR
dc.description.resumo Exoplanetas são planetas encontrados fora do sistema solar. A descoberta dos exoplanetas ocorre devido ao trabalho científico envolvendo o uso de telescópios, entre eles, o Kepler. Os dados coletados por este telescópio são chamados de Kepler Object of Interest. Para a tarefa de identificação de padrões nestes dados são utilizados algoritmos de Aprendizado de Máquina. Estes algoritmos são treinados para classificar estes dados em exoplanetas ou em falso-exoplaneta, isto é, falso-positivo. Dentre os algoritmos de classificação têm-se os denominados algoritmos Ensemble. Estes algoritmos combinam o desempenho de predição de dois ou mais algoritmos visando aperfeiçoar o desempenho preditivo final. Na literatura são utilizados algoritmos tradicionais em pesquisas relacionadas a detecção de exoplanetas. Constata-se, dessa forma, a carência de trabalhos que utilizam algoritmos Ensemble com este propósito. Esta dissertação realiza uma comparação de desempenho entre algoritmos Ensemble no processo de identificação de exoplanetas. Cada algoritmo é implementado com um conjunto de diferentes valores de parâmetros e executado várias vezes por um processo de validação cruzada. Uma matriz de confusão é gerada em cada execução, a qual é usada para análise das seguintes métricas de desempenho do algoritmo: exatidão, sensibilidade, especificidade, precisão e nota F1. Os algoritmos Ensemble atingiram um desempenho maior que 80% de acerto na maioria das métricas. Com a alteração dos valores dos parâmetros das funções observa-se um melhor resultado na predição. O algoritmo com o melhor desempenho foi o Stacking. Em síntese, verifica que os algoritmos Ensemble possuem um grande potencial para melhorar o resultado da predição de exoplanetas. O algoritmo Stacking se mostrou superior aos demais algoritmos e este aspecto é discutido no artigo. Os resultados desta dissertação indicam ser relevante aumentar o uso destes algoritmos, por possuírem um alto desempenho preditivo, favorecendo a detecção de exoplanetas. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Ciência e Tecnologia da Computação pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO pt_BR
dc.relation.references LUZ, Thiago Sales Freire. Análise e comparação de algoritmos ensemble de classificação na descoberta de exoplanetas. 2023. 84 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Computação.) – Universidade Federal de Itajubá, Itabira, 2023. pt_BR


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