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발생 간격 기반 가중치 부여 기법을 활용한 데이터 스트림에서 가중치 순차패턴 탐색
Finding Weighted Sequential Patterns over Data Streams via a Gap-based Weighting Approach 원문보기

지능정보연구 = Journal of intelligence and information systems, v.16 no.3, 2010년, pp.55 - 75  

장중혁 (대구대학교 컴퓨터.IT공학부)

초록
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일반적인 순차패턴 마이닝에서는 분석 대상 데이터 집합에 포함되는 구성요소의 발생 순서만을 고려하며, 따라서 단순 순차패턴은 쉽게 찾을 수 있는 반면 실제 응용 분야에서 널리 활용될 수 있는 관심도가 큰 순차패턴을 탐색하는데 한계가 있다. 이러한 단점을 보완하기 위한 대표적인 연구 주제들 중의 하나가 가중치 순차패턴 탐색이다. 가중치 순차패턴 탐색에서는 관심도가 큰 순차패턴을 얻기 위해서 구성요소의 단순 발생 순서 뿐만 아니라 구성요소의 가중치를 추가로 고려한다. 본 논문에서는 발생 간격에 기반 한 순차패턴 가중치 부여 기법 및 이를 활용한 순차 데이터 스트림에 대한 가중치 순차패턴 탐색 방법을 제안한다. 발생 간격 기반 가중치는 사전에 정의된 별도의 가중치 정보를 필요로 하지 않으며 순차정보를 구성하는 구성요소들의 발생 간격으로부터 구해진다. 즉, 순차패턴의 가중치를 구하는데 있어서 구성요소의 발생순서와 더불어 이들의 발생 간격을 고려하며, 따라서 보다 관심도가 크고 유용한 순차패턴을 얻는데 도움이 된다. 한편, 근래 대부분의 컴퓨터 응용 분야에서는 한정적인 데이터 집합 형태가 아닌 데이터 스트림 형태로 정보를 발생시키고 있다. 이와 같은 데이터 생성 환경의 변화를 고려하여 본 논문에서는 순차 데이터 스트림을 마이닝 대상으로 고려하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Sequential pattern mining aims to discover interesting sequential patterns in a sequence database, and it is one of the essential data mining tasks widely used in various application fields such as Web access pattern analysis, customer purchase pattern analysis, and DNA sequence analysis. In general...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 가중치 순차패턴 마이닝의 필요성을 살펴보기 위하여 인터넷 쇼핑몰에서 이용자의 웹 페이지 접근 로그로부터 생성된 순차 데이터 집합을 예로 들어 보자. 이때 하나의 웹 페이지는 하나의 개별 상품에 대한 정보를 담고 있다고 가정한다.
  • 데이터 스트림에서 발생 간격 기반 가중치 순차패턴 마이닝은 분석 대상이 되는 순차 데이터 스트림에 대해서 해당 데이터 스트림에서 발생한 모든 빈발 발생 간격 기반 가중치 순차패턴들을 찾는 작업으로 정의할 수 있다. 본 절에서는 데이터 스트림 처리를 위한 기본적인 요구사항(Garofalakis, 2002)을 만족하면서 발생 간격 기반 가중치 순차패턴을 효율적으로 탐색하는 데이터 스트림 마이닝 기법을 제안한다. 먼저 제 5.
  • 본 절에서는 발생 간격 기반 가중치 부여 기법 및 WSGap 방법의 유용성 및 효율성을 검증하기 위한 일련의 실험 결과를 제시하고 이에 대한 분석 결과를 기술한다. 실험에 사용된 데이터 집합은 두 가지이며, 하나는 SD_IBM 데이터 집합으로서 순차패턴 마이닝 방법의 효율성 검증을 위한 실험용 데이터 집합 생성에 널리 활용되는 IBM 데이터 생성기(IBM data generator)(Agrawal, 1995)를 이용하여 생성되었으며, 다른 하나는 SD_Web 데이터 집합으로서 실제 응용 분야에서 WSGap 방법의 효율성을 검증하기 위한 것으로 웹 사이트의 사용자 접근 로그로부터 생성되었다.
  • 본 논문에서 제안하는 발생 간격 기반 가중치 순차패턴 탐색 방법은 데이터 스트림에서 순차패턴 탐색을 위한 기본적인 방법으로 선행 연구된 eISeq(Chang, 2005) 방법을 기반으로 발생 간격 기반 가중치 부여 기법을 적용하여 마이닝 결과 집합을 구한다. 본 절에서는 해당 방법에 대한 간략히 기술함으로써 본 논문에서 제안하는 WSGap 방법의 기본적인 틀에 대한 이해를 높이고자 한다.
  • 여기서 두 개의 순차패턴 s1 = 와 s2 = 에 대해서 발생 간격 기반 가중치 적용에 따른 지지도 변화를 살펴보자.
  • 이상에서 기술한 가중치 순차패턴 마이닝의 효용성 및 순차패턴 탐색에서 구성요소의 발생 간격의 중요성 등을 바탕으로 본 논문에서는 발생 간격 기반 가중치 부여 기법을 활용한 가중치 순차패턴 마이닝 방법을 제안하고자 한다. 특히 한정적인 데이터 집합이 아니라 지속적으로 확장되는 데이터 스트림 형태로 정보를 발생시키는 근래 컴퓨터 응용 분야의 특성을 고려하여 순차 데이터 스트림을 대상으로 발생 간격 기반 가중치 순차패턴을 탐색한다.
  • WSGap 방법 수행을 위한 설정값 중에서 중요 지지도 Ssig값은 발생간격 기반 가중치 순차패턴 탐색에는 직접적인 영향을 미치지 않는 것으로서 각 실험에서 동일하게 Smin의 30%로 설정하였다. 한편, WSGap 방법 수행에 있어서 데이터 스트림 처리를 위한 기본적인 요구조건인 메모리 사용량 및 마이닝 수행 시간 단축 등과 관련된 성능 분석 결과는 이전의 선행연구에서 충분히 검증되었으며 본 논문에서는 이를 생략한다.

가설 설정

  • 가중치 순차패턴 마이닝의 필요성을 살펴보기 위하여 인터넷 쇼핑몰에서 이용자의 웹 페이지 접근 로그로부터 생성된 순차 데이터 집합을 예로 들어 보자. 이때 하나의 웹 페이지는 하나의 개별 상품에 대한 정보를 담고 있다고 가정한다. 해당 데이터 집합에서 각 순차정보는 개별 이용자의 순차적인 웹 페이지 접근 기록을 담고 있으며, 이는 해당 이용자가 관심을 갖고 정보를 검색한 물품들의 리스트로 간주할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
순차패턴 탐색이란 무엇인가? 순차패턴 마이닝(sequential pattern mining)은 순차 데이터 집합으로부터 흥미로운 순차패턴(sequential pattern)을 탐색하는데 목적을 두고 있으며, 이는 주요한 데이터마이닝 분야 중의 하나로서 다양한 컴퓨터 응용 분야에서 널리 활용되고 있다. 순차패턴 탐색은 분석 대상 데이터 집합 및 출현빈도 수 임계값이 주어졌을 때 해당 임계값 이상의 출현빈도 수를 갖는 모든 순차패턴을 찾는 작업이다. 일반적으로 마이닝 수행 결과로 얻어지는 순차패턴의 수가 매우 많으며, 따라서 이를 바로 응용 분야의 특성을 이해하기 위해서 활용하는데 어려움이 있다.
가중치 순차패턴 마이닝을 위한 대부분의 이전 연구들은 일반적으로 사전에 정의된(혹은 부가적으로 명시된) 별도의 가중치 정보를 필요로 하는데, 이러한 접근 방법은 어떤 한계가 있는가? 예를 들어 도소매 업체의 물품 판매 데이터 집합에서는 판매 물품의 단가나각 판매에 따른 판매량 등의 정보를 가중치 정보로 활용한다. 하지만 사전에 정의된 가중치를 활용하는 이러한 접근 방법은 부가적인 정보를 발생시키지 않고 단순히 구성요소의 순차적인 발생 여부만을 판단할 수 있는 응용 분야에서는 효율적으로 활용되는데 한계가 있다. 한편, 상대적으로 관심도가 큰 순차패턴을 탐색하기 위한 다른 연구들도 활발히 진행되어 왔다.
순차패턴 마이닝의 목적은 무엇인가? 순차패턴 마이닝(sequential pattern mining)은 순차 데이터 집합으로부터 흥미로운 순차패턴(sequential pattern)을 탐색하는데 목적을 두고 있으며, 이는 주요한 데이터마이닝 분야 중의 하나로서 다양한 컴퓨터 응용 분야에서 널리 활용되고 있다. 순차패턴 탐색은 분석 대상 데이터 집합 및 출현빈도 수 임계값이 주어졌을 때 해당 임계값 이상의 출현빈도 수를 갖는 모든 순차패턴을 찾는 작업이다.
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참고문헌 (16)

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  4. Chen, Y. L., M. C. Chiang. and M. T. Ko., "Discovering Fuzzy Time-Interval Sequential Patterns in Sequence Databases", IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics-Part B : Cybernetics, Vol.35, No.5(2005), 959-972. 

  5. Garofalakis, M., J. Gehrke. and R. Rastogi., "Querying and Mining Data Streams : You Only Get One Look", in The tutorial notes of the 28th Int'l Conf. onVery Large Data Bases, (2002). 

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  7. Ji, X., J. Bailey. and G. Dong., "Mining Minimal Distinguishing Subsequence Patterns with Gap Constraints", Knowledge and Information Systems, Vol.11, No.3(2007), 259-296. 

  8. Kum, H. C., J. Pei., W. Wang. and D. Duncan., "ApproxMAP : Approximate Mining of Consensus Sequential Patterns", Proc. of the 2003 SIAM Int'l Conf. on Data Mining(SDM'03), 311-315, (2003). 

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  10. Lin, M. Y., S. C. Hsueh. and C. W. Chang., "Fast Discovery of Sequential Patterns in Large Databases using Effective Time-Indexing", Information Sciences, Vol.178, No.22(2008), 4228-4245. 

  11. Lo, S., "Binary Prediction based on Weighted Sequential mining method", Proc. of the (2005) Int'l Conf. on Web Intelligence, pp. 755-761, 2005. 

  12. Luo, C. and S. M. Chung., "Efficient Mining of Maximal Sequential Patterns Using Multiple Samples", Proc. of the 2005 SIAM Int'l Conf. on Data Mining(SDM '05), 64-72, (2005). 

  13. Pei, J., J. Han. and W. Wang., "Mining Sequential Patterns with Constraints in Large Databases", Proc. of the 2002 ACM Int'l Conf. on Information and Knowledge Management (CIKM '02), (2002), 18-25. 

  14. Pei, J., J. Han., B. Mortazavi-Asl., J. Wang., H. Pinto., Q. Chen., U. Dayal. and M. C. Hsu., "Mining Sequential Patterns by Pattern- Growth: The PrefixSpan Approach", IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, Vol.16, No.11(2004), 1424-1440. 

  15. Wang, J., J. Han. and C. Li., "Frequent Closed Sequence Mining without Candidate Maintenance", IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, Vol.19, No. 8(2007), 1042-1056. 

  16. Yun, U., "A New Framework for Detecting Weighted Sequential Patterns in Large Sequence Databases", Knowledge-Based Systems, Vol.21, No.2(2008), 110-122. 

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