شماره مدرك
21107
شماره راهنما
2493 دكتري
پديد آورنده
كردگاري، عادله
عنوان
مدل طبقه بندي مبتني بر پرش قابل اعتماد و بهرهگيري در دادهكاوي و بيان بهكارگيري در فرآيندكاوي
مقطع تحصيلي
دكتري
گرايش تحصيلي
صنايع
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
ده، 108ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
داده¬كاوي , مدل سازي , طبقه بندي , الگوريتم هاي يادگيري گسسته و پيوسته
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/18
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي صنايع و سيستمها
دانشكده
مهندسي صنايع و سيستم ها
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/03/19
كد ايرانداك
23226566
چكيده فارسي
در سالهاي اخير، طبقهبندي مبتني بر يادگيري ماشين و يادگيري عميق به يكي از اركان اصلي سامانههاي پشتيبان تصميمگيري در حوزههاي حساس نظير پزشكي، مالي، صنعت، انرژي و محيطزيست تبديل شده است. با وجود پيشرفتهاي چشمگير در معماريهاي يادگيري عميق، بررسي ادبيات پژوهشي نشان ميدهد كه بسياري از مدلهاي موجود، عليرغم دستيابي به دقتهاي عددي بالا، همچنان با چالشهاي بنياديني نظير ناپايداري يادگيري، حساسيت به مقداردهي اوليه و بذر تصادفي، و عدم همراستايي ميان تابع هزينه پيوسته و ماهيت گسسته مسئله طبقهبندي مواجهاند. اين چالشها بهويژه در كاربردهاي حساس، اعتمادپذيري و قابليت استقرار عملي مدلها را با ترديد مواجه ميسازد. در اين رساله، يك رويكرد نوين با عنوان يادگيري عميق مبتني بر پرش قابل اعتماد ارائه ميشود كه بهعنوان يك مدل هيبريدي، منطق يادگيري گسسته جهتمحور را با مفهوم قابليت اعتماد در فرآيند آموزش تلفيق ميكند. در اين چارچوب، بهجاي بهروزرسانيهاي پيوسته و تدريجي مبتني بر گراديان، فرآيند يادگيري از پرشهاي گسسته و جهتدار در فضاي پارامترها بهره ميگيرد و تنها آن دسته از بهروزرسانيها پذيرفته ميشوند كه علاوه بر بهبود عملكرد آموزشي، از پايداري مناسب بر روي دادههاي اعتبارسنجي برخوردار باشند. اين سازوكار، شكاف مفهومي ميان بهينهسازي پيوسته و هدف گسسته طبقهبندي را كاهش داده و به افزايش پايداري و قابليت اعتماد مدل منجر ميشود. براي ارزيابي عملكرد رويكرد پيشنهادي، بر روي مجموعهدادههاي متنوع در حوزههاي مختلف دادهكاوي از جمله دادههاي پزشكي، محيطزيستي و انرژي پيادهسازي و با روشهاي كلاسيك و يادگيري عميق متداول مقايسه شده است. نتايج تجربي نشان ميدهد كه مدل پيشنهادي بهطور ميانگين بهبود دقتي در حدود 6٫65٪ نسبت به شبكههاي عصبي پيشخور عميق استاندارد ارائه ميدهد و در برخي كاربردهاي تشخيص خطا، دقت طبقهبندي از حدود 52٪ در روشهاي كلاسيك به بيش از 99٪ افزايش يافته است. علاوه بر اين، تحليل نتايج چندبذري نشان ميدهد كه رويكرد جديد واريانس عملكرد را بهطور معناداري كاهش داده و نسبت به مقداردهي اوليه و تغييرات تصادفي، رفتار پايدارتر و قابل پيشبينيتري از خود نشان ميدهد. در ادامه، قابليت بهكارگيري رويكرد پيشنهادي در چارچوب فرآيندكاوي و بهويژه در گام پيشبيني فعاليت بعدي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان ميدهد كه اگرچه پيادهسازي كامل يادگيري عميق مبتني بر پرش قابل اعتماد در مقياس فرآيندكاوي با چالشهايي نظير پيچيدگي محاسباتي و هزينه زماني همراه است، اما بهبود مدلهاي طبقهبندي در سطح دادهكاوي ميتواند بهطور مستقيم دقت و كارايي تحليلهاي فرآيندي را ارتقا دهد.در مجموع، اين رساله با بازتعريف منطق يادگيري طبقهبندي و ارائه يك چارچوب هيبريدي مبتني بر پرش قابل اعتماد، گامي در جهت توسعه مدلهاي دقيقتر، پايدارتر و قابل اعتمادتر در دادهكاوي و كاربردهاي حساس برداشته و مسير روشني براي پژوهشها و توسعههاي آتي در حوزه يادگيري عميق و فرآيندكاوي ارائه ميدهد.
چكيده انگليسي
In recent years, machine learning– and deep learning–based classification has become one of the core pillars of decision support systems in sensitive domains such as medicine, finance, industry, energy, and environmental sciences. Despite remarkable advances in deep learning architectures, a review of the research literature indicates that many existing models, despite achieving high numerical accuracy, still face fundamental challenges such as learning instability, sensitivity to initialization and random seeds, and a misalignment between continuous loss functions and the discrete nature of classification problems.
These challenges, particularly in safety-critical and sensitive applications, cast doubt on the reliability and practical deployability of such models. In this dissertation, a novel approach entitled Reliable Jump-Based Deep Learning is proposed, which, as a hybrid model, integrates discrete, direction-oriented learning logic with the concept of reliability in the training process. Within this framework, instead of continuous and gradual gradient-based updates, the learning process relies on discrete, directional jumps in the parameter space, and only those updates are accepted that, in addition to improving training performance, demonstrate adequate stability on validation data.
This mechanism reduces the conceptual gap between continuous optimization and the discrete objective of classification, thereby enhancing model stability and reliability. To evaluate the performance of the proposed approach, it has been implemented on diverse datasets from various data mining domains, including medical, environmental, and energy-related datasets, and compared with classical methods and conventional deep learning techniques.
Experimental results show that the proposed model achieves an average accuracy improvement of approximately 6.65% over standard deep feedforward neural networks, and in certain fault detection applications, classification accuracy increases from around 52% in classical methods to over 99%. Moreover, multi-seed experimental analysis indicates that the new approach significantly reduces performance variance and exhibits more stable and predictable behavior with respect to initialization and random fluctuations.
Subsequently, the applicability of the proposed approach within the framework of process mining, particularly in the task of next-activity prediction, is investigated. The results indicate that although the full implementation of reliable jump-based deep learning at the scale of process mining involves challenges such as computational complexity and time costs, improvements in classification models at the data mining level can directly enhance the accuracy and efficiency of process analysis.
Overall, by redefining the learning logic of classification and presenting a hybrid framework based on reliable jumps, this dissertation takes a step toward the development of more accurate, stable, and trustworthy models in data mining and sensitive applications, and provides a clear pathway for future research and development in the fields of deep learning and process mining.
استاد راهنما
علي زينل همداني
استاد مشاور
مهدي خاشعي آشياني
استاد داور
صبا صارمي نيا , ساره گلي فروشاني , علي بزرگي اميري