Novel feature selection methods for high dimensional data

Abstract

La selección de características se define como el proceso de detectar las características relevantes y descartar las irrelevantes, con el objetivo de obtener un subconjunto de características más pequeño que describa adecuadamente el problema dado con una degradación mínima o incluso con una mejora del rendimiento. Con la llegada de los conjuntos de alta dimensión -tanto en muestras como en características-, se ha vuelto indispensable la identifícación adecuada de las características relevantes en escenarios del mundo real. En este contexto, los diferentes métodos disponibles se encuentran con un nuevo reto en cuanto a aplicabilidad y escalabilidad. Además, es necesario desarrollar nuevos métodos que tengan en cuenta estas particularidades de la alta dimensión. Esta tesis está dedicada a la investigación en selección de características y a su aplicación a datos reales de alta dimensión. La primera parte de este trabajo trata del análisis de los métodos de selección de características existentes, para comprobar su idoneidad frente a diferentes retos y para poder proporcionar nuevos resultados a los investigadores de selección de características. Para esto, se han aplicado las técnicas más populares a problemas reales, con el objetivo de obtener no sólo mejoras en rendimiento sino también para permitir su aplicación en tiempo real. Además de la eficiencia, la escalabilidad también es un aspecto crítico en aplicaciones de gran escala. La eficacia de los métodos de selección de características puede verse significativamente degradada, si no totalmente inaplicable, cuando el tamaño de los datos se incrementa continuamente. Por este motivo, la escalabilidad de los métodos de selección de características también debe ser analizada. Tras llevar a cabo un análisis en profundidad de los métodos de selección de características existentes, la segunda parte de esta tesis se centra en el desarrollo de nuevas técnicas. Debido a que la mayoría de métodos de selección existentes necesitan que los datos sean discretos, la primera aproximación propuesta consiste en la combinación de un discretizador, un filtro y un clasificador, obteniendo resultados prometedores en escenarios diferentes. En un intento de introducir diversidad, la segunda propuesta trata de usar un conjunto de filtros en lugar de uno sólo, con el objetivo de liberar al usuario de tener que decidir que técnica es la más adecuada para un problema dado. La tercera técnica propuesta en esta tesis no solo considera la relevancia de las características sino también su coste asociado -económico o en cuanto a tiempo de ejecución-, por lo que se presenta una metodología general para selección de características basada en coste. Por último, se proponen varias estrategias para distribuir y paralelizar la selección de características, ya que transformar un problema de gran escala en varios problemas de pequeña escala puede llevar a mejoras en el tiempo de procesado y, en algunas ocasiones, en precisión de clasificación.