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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Thiago Bianchi
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Nakagawa, Elisa Yumi (President)
Cohn, John Maxwell
Kazman, Frederick Norman
Raibulet, Claudia
Title in English
MaSTA: a text-based machine learning approach for systems-of-systems in the big data context
Keywords in English
Big Data
Machine learning
Naive Bayes
System-of-systems
Text classification
Abstract in English
Systems-of-systems (SoS) have gained a very important status in industry and academia as an answer to the growing complexity of software-intensive systems. SoS are particular in the sense that their capabilities transcend the mere sum of the capacities of their diverse independent constituents. In parallel, the current growth in the amount of data collected in different formats is impressive and imposes a considerable challenge for researchers and professionals, characterizing hence the Big Data context. In this scenario, Machine Learning techniques have been increasingly explored to analyze and extract relevant knowledge from such data. SoS have also generated a large amount of data and text information and, in many situations, users of SoS need to manually register unstructured, critical texts, e.g., work orders and service requests, and also need to map them to structured information. Besides that, these are repetitive, time-/effort-consuming, and even error-prone tasks. The main objective of this Thesis is to present MaSTA, an approach composed of an innovative classification method to infer classifiers from large textual collections and an evaluation method that measures the reliability and performance levels of such classifiers. To evaluate the effectiveness of MaSTA, we conducted an experiment with a commercial SoS used by large companies that provided us four datasets containing near one million records related with three classification tasks. As a result, this experiment indicated that MaSTA is capable of automatically classifying the documents and also improve the user assertiveness by reducing the list of possible classifications. Moreover, this experiment indicated that MaSTA is a scalable solution for the Big Data scenarios in which document collections have hundreds of thousands (even millions) of documents, even produced by different constituents of an SoS.
Title in Portuguese
MaSTA: uma abordagem de aprendizado de máquina orientado a textos para sistemas-de-sistemas no contexto de big data
Keywords in Portuguese
Aprendizado de máquina
Big Data
Classificação de texto
Naive Bayes
Sistema-de-sistemas
Abstract in Portuguese
Sistemas-de-sistemas (SoS) conquistaram um status muito importante na indústria e na academia como uma resposta à crescente complexidade dos sistemas intensivos de software. SoS são particulares no sentido de que suas capacidades transcendem a mera soma das capacidades de seus diversos constituintes independentes. Paralelamente, o crescimento atual na quantidade de dados coletados em diferentes formatos é impressionante e impõe um desafio considerável para pesquisadores e profissionais, caracterizando consequentemente o contexto de Big Data. Nesse cenário, técnicas de Aprendizado de Máquina têm sido cada vez mais exploradas para analisar e extrair conhecimento relevante de tais dados. SoS também têm gerado uma grande quantidade de dados e informações de texto e, em muitas situações, os usuários do SoS precisam registrar manualmente textos críticos não estruturados, por exemplo, ordens de serviço e solicitações de serviço, e também precisam mapeá-los para informações estruturadas. Além disso, essas tarefas são repetitivas, demoradas, e até mesmo propensas a erros. O principal objetivo desta Tese é apresentar o MaSTA, uma abordagem composta por um método de classificação inovador para inferir classificadores a partir de grandes coleções de texto e um método de avaliação que mensura os níveis de confiabilidade e desempenho desses classificadores. Para avaliar a eficácia do MaSTA, nós conduzimos um experimento com um SoS comercial utilizado por grandes empresas que nos forneceram quatro conjuntos de dados contendo quase um milhão de registros relacionados com três tarefas de classificação. Como resultado, esse experimento indicou que o MaSTA é capaz de classificar automaticamente os documentos e também melhorar a assertividade do usuário através da redução da lista de possíveis classificações. Além disso, esse experimento indicou que o MaSTA é uma solução escalável para os cenários de Big Data, nos quais as coleções de documentos têm centenas de milhares (até milhões) de documentos, até mesmo produzidos por diferentes constituintes de um SoS.
 
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ThiagoBianchi.pdf (127.29 Kbytes)
Publishing Date
2019-09-11
 
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