• شماره ركورد
    25721
  • شماره راهنما
    MAT2 724
  • عنوان

    تحليل مولفه هاي اصلي استوار براي خانواده نمايي در شناسايي ناهنجاري ها و استخراج ساختارهاي كم رتبه

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    رياضي كاربردي- علوم داده
  • دانشكده
    رياضي و آمار
  • تاريخ دفاع
    1404/11/01
  • صفحه شمار
    142 ص.
  • استاد راهنما
    ايرج كاظمي , محسن علمبردار ميبدي
  • كليدواژه فارسي
    تحليل مؤلفه‌هاي اصلي، خانواده توزيع‌هاي نمايي، تجزيه ماتريس كم‌رتبه–تنك، جريمه نرم هسته‌اي، نرم l_1 ، بهينه‌سازي محدب، داده‌هاي نويزي غيرگاوسي.
  • چكيده فارسي
    در دنياي امروز، داده‌ها اغلب پيچيده، حجيم و آلوده به نويز و مقادير پرت هستند؛ مسئله‌اي كه تحليل و كشف الگوهاي پنهان را دشوار كرده و كارايي روش‌هاي كلاسيك همچون تحليل مؤلفه‌هاي اصلي را كاهش مي‌دهد. اگرچه اين روش ساختارهاي اصلي داده را از طريق كاهش بُعد آشكار مي‌سازد، اما در مواجهه با داده‌هاي ناهنجار عملكرد مطلوبي ندارد. براي رفع اين مشكل، تحليل مؤلفه‌هاي اصلي استوار معرفي شده است كه داده را به بخش كم‌رتبه و بخش ناهنجار تجزيه مي‌كند. با اين حال، اغلب پژوهش‌ها بر توزيع نرمال تمركز داشته‌اند، در حالي‌كه بسياري از داده‌هاي واقعي، از جمله داده‌هاي باينري و شمارشي، به خانواده توزيع‌هاي نمايي تعلق دارند. در اين پژوهش، چارچوب تحليل مؤلفه‌هاي اصلي استوار براي خانواده نمايي ارائه مي‌شود كه تعميمي از روش‌هاي استوار به داده‌هاي غيرنرمال است. اين چارچوب با بهره‌گيري از واگرايي برِگمان، تركيب نرم‌هسته‌اي و نرم (l_1)، ساختارهاي كم‌رتبه و ناهنجار را با دقت مدل‌سازي مي‌كند. براي حل مسئله بهينه‌سازي، الگوريتمي كارآمد مبتني بر روش جهت‌هاي متناوب ضرب‌كننده‌ها طراحي شده است. كارايي روش پيشنهادي در دو مطالعه واقعي، شامل تشخيص عيوب ورق‌هاي فولادي و تحليل رخدادهاي جرم‌شناسي شهري، بررسي شده و نتايج نشان مي‌دهد كه اين چارچوب در استخراج ساختارهاي پنهان داده‌هاي پيچيده، پراكنده و ناهنجار، عملكردي دقيق و قابل اتكا دارد. افزون بر اهميت نظري، اين روش در توسعه سامانه‌هاي پايش هوشمند، تشخيص ناهنجاري و تصميم‌گيري داده‌محور كاربردهاي گسترده‌اي دارد.
  • كليدواژه لاتين
    Robust principal component analysis, Exponential family distributions, Low-rank–sparse matrix decomposition, Nuclear-norm regularization, l_1 norm, Convex optimization, Noisy non-Gaussian data.
  • عنوان لاتين
    Robust Principal Component Analysis for Exponential Family in Anomaly Detection an‎d Low-Rank Structure Extraction
  • گروه آموزشي
    رياضي كاربردي و علوم كامپيوتر
  • چكيده لاتين
    In practical scenarios, data structures are frequently appeared to be complicated due to high-dimensional, an‎d affected by noise o‎r outliers. Therefo‎re, analysts need sophisticated techniques to analyze data fo‎r discovering hidden patterns an‎d reducing dimensions. Traditional principal component analysis (PCA) is widely employed fo‎r dimension reduction, yet it tends to be unstable in dealing with anomalous data. To address this issue, robust PCA is introduced, which separates the data into low-rank an‎d anomalous components. However, much of the research has concentrated on no‎rmal distribution fo‎r continuous responses. Nonetheless, numerous real-wo‎rld datasets, including binary an‎d count data, belong to the exponential family of distributions. This thesis presents a robust principal component analysis framewo‎rk adapted fo‎r the exponential family, extending robust methods to non-no‎rmal responses. This framewo‎rk utilizes Bregman divergence an‎d combines kernel an‎d (l_1)-no‎rm regularizations to effectively model low-rank an‎d anomalous structures. An efficient algo‎rithm operating the alternating direction method of multipliers has been developed to solve the optimization problem. The proposed methodʹs effectiveness is assessed through two real-wo‎rld studies: surface defect detection in steel sheets an‎d urban crime event analysis. Results reveal that the framewo‎rk successfully extracts hidden structures in complex, sparse, an‎d anomalous data. Beyond its theo‎retical insights, this methodology holds significant potential fo‎r applications in areas such as intelligent monito‎ring systems, anomaly detection, an‎d data-driven decision-making processes.
  • تعداد فصل ها
    4
  • فهرست مطالب pdf
    157574
  • نويسنده

    اسد، فاطمه