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Tipo do documento: Tese
Título: Inserção colaborativa de camadas em redes stacked autoencoder
Título(s) alternativo(s): Collaborative layer insertion in stacked autoencoder networks
Collaborative layer insertion in stacked autoencoder networks
Autor: VIANA, Francisco dos Santos 
Primeiro orientador: ALMEIDA NETO, Areolino de
Primeiro coorientador: SOARES, Carlos Manuel Milheiro de Oliveira Pinto
Primeiro membro da banca: ALMEIDA NETO, Areolino de
Segundo membro da banca: SOARES, Carlos Manuel Milheiro de Oliveira Pinto
Terceiro membro da banca: OLIVEIRA, Alexandre César Muniz de
Quarto membro da banca: SANTOS NETO, Pedro de Alcântara dos
Quinto membro da banca: BARRETO, Guilherme de Alencar
Resumo: O presente trabalho propõe um método inovador para o crescimento estruturado de redes neurais profundas do tipo stacked autoencoder, com o objetivo de superar limitações de abordagens convencionais de expansão de redes. Redes neurais profundas têm-se mostrado altamente eficazes em tarefas de classificação, reconhecimento de padrões e extração automática de características, mas a definição de topologias adequadas continua sendo um desafio. Nos métodos tradicionais, a inserção de novas camadas escondidas durante o treinamento frequentemente resulta no aumento do erro de saída e na degradação do conhecimento previamente adquirido, tornando dispendiosa a duração do processo de expansão e dependente de ajustes manuais complexos. O método desenvolvido nesta pesquisa realiza a adição paralela de uma nova camada escondida e de uma nova camada de saída à camada de saída já existente. Diferentemente das abordagens convencionais, as camadas adicionadas formam um novo fluxo de dados até a saída da rede, produzindo um ramo auxiliar de processamento, onde essas novas camadas aprendem sem degradar o conhecimento já adquirido. Com isso, a inserção desenvolvida consegue colaborar com as camadas já existentes, desta maneira caracterizando o método como colaborativo. Após a inserção, realiza-se uma etapa de integração, em que o ramo auxiliar e a camada de saída original são combinados de maneira a consolidar o aprendizado das novas camadas, garantindo que o erro global da rede apresente comportamento decrescente e, ao mesmo tempo, mantendo a estabilidade do aprendizado. Ao término do processo, a camada de saída anterior torna-se parte da nova camada escondida, formando uma rede com uma única camada de saída. O método proposto foi avaliado em diferentes conjuntos de dados de classificação, demonstrando sua capacidade de preservar o aprendizado previamente consolidado, de reduzir o erro de saída de maneira consistente e de manter a estabilidade durante a expansão da rede. Os resultados indicam que o método oferece uma alternativa robusta para a expansão automática de redes neurais adaptativas, aumentando a eficiência no consumo de tempo do treinamento, reduzindo a necessidade de ajustes manuais e promovendo maior flexibilidade e confiabilidade em aplicações de classificação e reconhecimento de padrões.
Abstract: This work proposes an innovative method for the structured growth of deep neural networks of the stacked autoencoder type, aiming to overcome limitations of conventional network expansion approaches. Deep neural networks have proven highly effective in classification, pattern recognition, and automatic feature extraction tasks; however, defining appropriate topologies remains a challenge. In traditional methods, inserting new hidden layers during training often leads to an increase in output error and degradation of previously acquired knowledge, making the expansion process time-consuming and dependent on complex manual adjustments. The method developed in this research performs the parallel addition of a new hidden layer and a new output layer alongside the existing output layer. Unlike conventional approaches, the added layers create a new data flow toward the network output, forming an auxiliary processing branch in which the new layers learn without degrading previously acquired knowledge. As a result, the proposed insertion strategy collaborates with the existing layers, characterizing the method as collaborative. After insertion, an integration step is carried out in which the auxiliary branch and the original output layer are combined to consolidate the learning of the new layers. This ensures that the global network error exhibits a decreasing behavior while maintaining learning stability. At the end of the process, the previous output layer becomes part of the new hidden layer, forming a network with a single output layer. The proposed method was evaluated on different classification datasets, demonstrating its ability to preserve previously consolidated knowledge, consistently reduce output error, and maintain stability during network expansion. The results indicate that the method provides a robust alternative for the automatic expansion of adaptive neural networks, improving training time efficiency, reducing the need for manual adjustments, and promoting greater flexibility and reliability in classification and pattern recognition applications.
Palavras-chave: inserção colaborativa;
redes stacked autoencoder;
aprendizado autocoordenado;
collaborative insertion;
stacked autoencoder networks;
self-coordinated learning.
Área(s) do CNPq: Ciência da Computação
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO/CCET
Citação: VIANA, Francisco dos Santos. IInserção colaborativa de camadas em redes stacked autoencoder. 2026. 114 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2026.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6958
Data de defesa: 27-Mar-2026
Aparece nas coleções:TESES DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO (ASSOCIAÇÃO UFMA/UFPI)

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