Решетчатый шахтер
Решетчатый шахтер [1] — это программный инструмент формального анализа концепций, предназначенный для построения, визуализации и манипулирования решетками понятий . Он позволяет генерировать формальные концепции и правила ассоциации, а также преобразовывать формальные контексты посредством приложения, субпозиции, редукции и обобщения объектов/атрибутов, а также манипулировать решетками понятий посредством аппроксимации, проецирования и выбора. Lattice Miner позволяет также рисовать вложенные линейные диаграммы.
Введение
[ редактировать ]Анализ формальных понятий (FCA) — это раздел прикладной математики, основанный на формализации понятий и иерархии понятий и в основном используемый в качестве основы для концептуальной кластеризации и интеллектуального анализа правил. [2] За последние два десятилетия появился набор инструментов, помогающих пользователям FCA визуализировать и анализировать концептуальные решетки. [3] [4] Они варьируются от самых ранних реализаций на базе DOS (например, ConImp и GLAD) до более поздних реализаций на Java, таких как ToscanaJ, [5] Галисия, [6] КонЭксп [7] и Корон. [8] Основной проблемой при разработке инструментов FCA является визуализация больших решеток понятий и обеспечение эффективных механизмов для выделения шаблонов (например, концепций, ассоциаций), которые могут иметь отношение к пользователю. Первоначальная цель инструмента FCA под названием Lattice Miner [9] должен был сосредоточиться на механизмах визуализации для представления концептуальных решеток, включая вложенные линейные диаграммы. Позже в инструмент было интегрировано множество других интересных функций.
Функциональная архитектура Lattice Miner
[ редактировать ]
Lattice Miner — это платформа на базе Java, функции которой сосредоточены на ядре. Ядро Lattice Miner предоставляет все низкоуровневые операции и структуры для представления и манипулирования контекстами, решетками и правилами ассоциации. В основном ядро Lattice Miner состоит из трех модулей: модулей контекста, концепции и правил ассоциации. Пользовательский интерфейс предлагает редактор контекста и манипулятор концептуальной решетки, которые помогают пользователю выполнять ряд задач. Архитектура Lattice Miner достаточно открыта и модульна, чтобы обеспечить интеграцию новых функций и возможностей в каждый из ее компонентов.
Контекстный модуль
[ редактировать ]
Модуль контекста предлагает все основные операции и структуры для управления двоичными и значимыми контекстами, а также декомпозицию контекста для создания вложенных линейных диаграмм. Основные контекстные операции включают в себя приложение, субпозицию, обобщение, уточнение, сокращение, а также вычисление дополнительного контекста. Модуль также предоставляет стрелочные отношения (для сокращения и декомпозиции контекста) [2]. Инструмент имеет входной формат LMB и распознает двоичный формат SLF, найденный в Галисии , и формат CEX, созданный ConExp .
Концептуальный модуль
[ редактировать ]
Основная функция концептуального модуля – генерирование концепций текущегобинарный контекст и построить соответствующую решетку и вложенную структуру (см. рисунки 2 и 3). Он предоставляет пользователю базовые операторы, такие как проецирование, выбор и точный поиск, а также расширенные функции, такие как парная аппроксимация. В этот модуль включены некоторые известные алгоритмы, такие как процедура Бордата, алгоритм Година и алгоритм NextClosure. [10] Функция аппроксимации, реализованная в Lattice Miner, основана наследующая идея: для пары (X,Y), где X ⊆ G и Y ⊆ M, существует ли множествоформальные понятия (Ai,Bi), «близкие» (X,Y)? Чтобы ответить на этот вопрос, инструмент начинает определять тип пары, которую представляет пара (X,Y). [11] Это может быть формальная концепция, протоконцепция, полуконцепция или предконцепция. В последнем случае приближениезадается интервалом [(X",X′),(Y′,Y")] и выделено на линейной диаграмме.
Модуль правил ассоциации
[ редактировать ]Этот модуль включает процедуры вычисления (основной) базы Гига-Дюкенна с использованием алгоритма NextClosure [3], а также общие и информативные базы. Импликации с отрицанием можно получить, используя сопоставление контекста и его дополняющего. В этот модуль встроены также процедуры вычисления неизбыточного семейства C импликаций и замыкания множества Y атрибутов для заданного множества импликаций C.
Пользовательский интерфейс
[ редактировать ]Первоначальная цель Lattice Miner заключалась в том, чтобы сосредоточиться на рисовании и визуализации решеток.либо в виде плоской, либо вложенной структуры, принимая во внимание когнитивный процесс человека и известные принципы рисования решетки (например, уменьшение количества пересечений ребер, обеспечение симметрии диаграммы). Были реализованы некоторые известные методы визуализации, такие как фокус и контекст и вид «рыбий глаз». Основная идея парадигмы визуализации фокуса и контекста заключается в том, чтобы позволить зрителю видеть ключевые (важные) объекты во всех подробностях на переднем плане (в фокусе), в то же время обзор всей окружающей информации (контекста) остается доступным на заднем плане. . Lattice Miner преобразует парадигму фокуса и контекста в четкие и размытые элементы, в то время как размер узлов и интенсивность их цвета используются для обозначения их важности. Также предусмотрены различные формы выделения, маркировки и анимации.
Чтобы лучше обрабатывать отображение больших решеток, в инструменте предлагаются вложенные линейные диаграммы. На рисунке 3 показан третий уровень вложенной линейной диаграммы, соответствующий двоичному контексту рисунка 1, где определены три уровня вложенности. Каждый из внутренних узлов этой диаграммы представляет собой комбинацию атрибутов двух предыдущих (внешних) уровней. Реальные внутренние концепции (см. узел в левой части диаграммы) обозначаются цветными узлами, аПустые элементы выделены серым цветом. Каждый узел уровней 1 и 2 можно расширить, чтобы отобразить его внутреннюю линейную диаграмму. Как плоские, так и вложенные диаграммы можно сохранить в виде изображения. Простые (плоские) решетки также можно сохранить в виде файла формата XML.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бумеджут Ласен и Леонард Квуида. Lattice Miner: инструмент для построения и исследования концептуальных решеток. В дополнительных материалах Международной конференции по анализу формальных концепций (ICFCA'10), 2010 г.
- ^ Бернхард Гантер и Рудольф Вилле . Анализ формальных концепций: математические основы. Спрингер-Верлаг Нью-Йорк, Инк., 1999.
- ^ Томас Тилли. Поддержка инструментов для FCA. В ICFCA, страницы 104–111, 2004 г.
- ^ Паскаль Хитцлер и Хенрик Шерфе . Концептуальные структуры на практике. исследования в серии информатики. ЦРК Пресс, 2009.
- ^ Питер Беккер и Иоахим Херет Коррейя. Пакет toscanaj для реализации концептуальных информационных систем. Бернхард Гантер и Герд Штумме, редакторы, «Анализ формальных концепций», том 3626 конспектов лекций по информатике, страницы 324–348. Springer Berlin / Гейдельберг, июль 2005 г.
- ^ Петко Валчев, Дэвид Гроссер, Сирил Рум и Мохамед Руан Хасене. Галисия: Открытая площадка для решеток. В книге «Использование концептуальных структур: вклад в 11-ю международную конференцию». Конференция по концептуальным структурам (ICCS03, страницы 241–254. Shaker Verlag , Herzogenrath 2003.
- ^ Обозреватель концепций. http://conexp.sourceforge.net/license.html .
- ^ Ласло Сатмари и Амедео Наполи. Coron: платформа для алгоритмов поуровневого анализа наборов элементов. В дополнительных материалах Третьей Международной конф. по анализу формальных концепций (ICFCA'05), Lens, страницы 110–113, 2005 г.
- ^ Женевьева Роберж. Визуализация результатов интеллектуального анализа данных в решеткахконцепции. Магистерская диссертация, Квебекский университет в Отауа, 2007 г.
- ^ Бернхард Гантер. Два основных алгоритма концептуального анализа. Препринт 831, Дармштадтский технический университет, июнь 1984 г.
- ^ Рокия Миссауи, Леонард Квуида, Мохамед Куафафу и Жан Вайланкур. алгебраическийоператоры для запроса баз шаблонов. CoRR, abs/0902.4042, 2009. Также опубликовано вДополнительные материалы ICFCA'2009, стр. 1–17, Дармштадт, Германия, май 2009 г.