Concept learning approaches based on refinement operators explore partially ordered solution spaces to compute concepts, which are used as binary classification models for individuals. However, the number of concepts explored by these approaches can grow to the millions for complex learning problems. This often leads to impractical runtimes. We propose to alleviate this problem by predicting the length of target concepts before the exploration of the solution space. By these means, we can prune the search space during concept learning. To achieve this goal, we compare four neural architectures and evaluate them on four benchmarks. Our evaluation results suggest that recurrent neural network architectures perform best at concept length prediction with a macro F-measure ranging from 38% to 92%. We then extend the CELOE algorithm, which learns ALC concepts, with our concept length predictor. Our extension yields the algorithm CLIP. In our experiments, CLIP is at least 7.5 times faster than other state-of-the-art concept learning algorithms for ALC -- including CELOE -- and achieves significant improvements in the F-measure of the concepts learned on 3 out of 4 datasets. For reproducibility, we provide our implementation in the public GitHub repository at https://github.com/dice-group/LearnALCLengths.


翻译:基于完善操作者的概念学习方法基于完善操作者探索部分有序的计算概念的解决方案空间,作为个人二进制分类模型使用。然而,这些方法所探讨的概念数量可以增加到数百万个复杂学习问题,这往往会导致不切实际的运行时间。我们提议通过在探索解决方案空间之前预测目标概念的长度来缓解这一问题。通过这些手段,我们可以在概念学习过程中利用搜索空间。为了实现这一目标,我们比较了四个神经结构,并根据四个基准对它们进行评估。我们的评价结果表明,经常神经网络结构在概念长度预测方面表现得最好,其宏观F措施从38%到92%不等。然后,我们扩展了CELOE算法,以学习ALC概念,以我们的概念长度预测者为例。我们的扩展使得CLIP算法的长度。在我们实验中,CLIP比其他州-艺术概念学习算法(包括CELOE)至少快7.5倍。我们用4数据集中3个外的F计量方法大大改进了。我们用MAL/CLODGA/GIA提供我们的公共数据库。

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