Using artificial neural network for the discovery of mode travel choice knowledge

Esta pesquisa objetivou uma melhor compreensão do processo de escolha do modo de viagem. Empregou-se a abordagem indutiva dirigida a dados livre de suposições a priori da mineração em banco de dados (Data Mining), utilizando redes neurais artificiais (RNA) como ferramenta mineradora, à procura de conhecimento, ou informação útil, a respeito de escolha e capaz de indicar qual das estruturas de decisão subjacentes aos modelos de escolha modal considerados mais se aproximaria ao do observado. Partindo-se da ideia de que nesse processo exista um padrão o qual pode ser captado por uma RNA, ajustou-se um modelo de RNA aos dados e extraiu-se então o conhecimento contido no modelo de RNA ajustado através de um algoritmo de extração de árvore de decisão de RNA chamado Trepan (Trees parroting network), que foi analisado e interpretado à luz dos objetivos desta pesquisa. Os dados que foram utilizados nesse processo de descoberta de conhecimento são provenientes de uma pesquisa de entrevista domiciliar realizada na cidade de Bauru - SP, para fins de estimativa da matriz de deslocamentos origem-destino dessa cidade. Obteve-se quatro árvores de decisão com estruturas simples e com a araucária preditiva de 75% aproximadamente para os três modos de viagem estudados. Embora o conhecimento extraído dos modelos neurais ajustados não tenham proporcionado a indicação de qual das estruturas de decisão subjacentes aos modelos de escolha modal mais se aproxima da obtida com o modelo neural, foi constatada nas árvores resultantes do processo de descoberta do conhecimento uma relação de compensação entre o atributo sexo e os atributos relacionados à capacidade econômica do domicílio na decisão de escolha do modo carro para a realização de uma viagem. Os resultados também sugerem a não necessidade de mais um atributo de entrada referente ao deslocamento realizado em uma viagem para modelagem por RNA do processo de escolha do modo de viagem no contexto estudado.This research aimed at a better understanding of the mode travel choice process. The inductive data driven free from a priori assumptions of the data mining approach was employed, using artificial neural networks (ANN) as a mining tool, looking for knowledge or useful information, concerning the choice process and capable of indicating which of the underlying decision structures to the considered modal choice models would come closer to the observed one. Taking into consideration that there is a pattern in this process that can be captured by ANN, an ANN model was fitted (trained) to the data, and the knowledge contained in the trained ANN model was extracted by employing an ANN decision tree extraction algorithm called Trepan (Trees parroting network), which was analysed and interpreted in the light of the object of this research. The data which was employed in this knowledge discovery process come from a household survey carried out in Bauru - SP in order to estimate the O-D matrix in this city. Four decision trees with simple structures and predicting accuracy of approximately 75% for the three travel modes studied were obtained. Even though the knowledge extracted from the trained ANN model has not yielded the indication of which of the underlying decision structures to the modal choice models was closer to the neural model, a compensating relation between the sex attribute and the household economic-related attribute in the decision of choosing the car mode in order to travel was evidenced in the trees resulting from the process of knowledge discovery. The results also suggest the lack of necessity of more than one input travel attribute concerning the displacement performed in a trip for the ANN modelling of the mode travel choice process in the studied context