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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-9512-6460
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Abordagens evolutivas para otimização de redes neurais convolucionais baseadas em algoritmos genéticos
Alternate title (s): Evolutionary approaches to optimize convolutional neural networks based on genetic algorithms
Author: Mendes, Raphael de Lima
First Advisor: Amaral, Laurence Rodrigues do
First member of the Committee: Carneiro, Murillo Guimarães
Second member of the Committee: Santos, Edimilson Batista dos
Summary: As Redes Neurais Convolucionais (CNN) são consideradas o estado da arte em aplicações de visão computacional. Entretanto, a construção de modelos de aprendizagem de máquina utilizando essa tecnologia ainda requer a otimização de parâmetros, hiperparâmetros e desafios como a quantidade de dados para treinamento. Algoritmos Genéticos (AG) apresentam-se como uma técnica promissora para otimizar diversos aspectos das CNN. Este trabalho apresenta duas abordagens para otimização de CNNs utilizando AGs: gaCNN, para a otimização arquitetural e MLTLGA, para a otimização de aprendizagem por transferência. No método gaCNN, foi proposta uma codificação de cromossomo para incorporar funções de ativação e novos operadores de mutação, estas mudanças permitiram que o método superasse o desempenho de 9 dos 13 métodos avaliados em acurácia de classificação. No método MLTLGA, foi proposto um novo processo de inicialização que apresentou resultados superiores em pelo menos 2% de acurácia de classificação a todos os outros métodos de aprendizagem por transferência avaliados no trabalho. Dessa forma, apresentando métodos promissores no contexto de otimização de CNNs.
Abstract: Convolutional Neural Networks (CNN) are considered the state-of-the-art in computer vision applications. However, building machine learning models such method still requires the parameter and hyperparameter tuning, and considerably large training datasets. Genetic Algorithms (GA) can be a promising technique to optimize various aspects of CNNs. In this work, two approaches to optimize CNN using GA are proposed: gaCNN, for architectural optimization and MLTLGA, for transfer learning optimization. In the gaCNN, a new individual codification strategy for activation functions is proposed alongside new mutation operators. The proposed method outperformed 9 out 13 methods evaluated in classification accuracy. In the MLTLGA, a new initialization operation is presented that outperformed by at least 2% the other transfer learning methods evaluated. Therefore, the two methods are promising in the study of optimization of CNN.
Keywords: Aprendizagem de Máquina
Redes Neurais Convolucionais
Algoritmos Genéticos
Otimização
Neuroevolução
Machine Learning
Convolutional Neural Networks
Genetic Algorithms
Neuroevolution
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Subject: Ciência da Computação
Inteligência Artificial
Redes neurais (Computação)
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Quote: MENDES, Raphael de Lima. Abordagens evolutivas para otimização de redes neurais convolucionais baseadas em algoritmos genéticos. 2021. 86 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.694.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.694
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/34044
Date of defense: 17-Dec-2021
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Ciência da Computação

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