Luận án tiến sĩ: Khai phá dữ liệu mờ hỗ trợ quyết định y sinh
Luận án tiến sĩ đề xuất thuật toán khai phá dữ liệu mờ FARM-DS hỗ trợ chẩn đoán bệnh. Ứng dụng granular computing chọn lọc gen ung thư từ dữ liệu microarray.
Georgia State University
Data Mining
Luan An
Luận án
Năm xuất bản
Số trang
108
Thời gian đọc
17 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I. Khai Phá Dữ Liệu Mờ Trong Y Sinh Học
Khai phá dữ liệu mờ đại diện cho bước tiến quan trọng trong phân tích dữ liệu y sinh. Phương pháp này kết hợp logic mờ với kỹ thuật data mining. Mục tiêu chính là xây dựng hệ thống hỗ trợ quyết định lâm sàng hiệu quả. Độ phức tạp của bài toán y sinh đòi hỏi hệ thống thích nghi và thông minh. Fuzzy data mining giúp xử lý tính không chắc chắn vốn có trong dữ liệu y tế. Các bác sĩ cần công cụ hỗ trợ để hiểu cơ chế bệnh tật. Hệ thống DSS (Decision Support System) cung cấp khả năng diễn giải dễ dàng. Tập mờ fuzzy sets mô hình hóa ranh giới không rõ ràng giữa các trạng thái bệnh lý. Phương pháp này vượt trội hơn các kỹ thuật truyền thống trong việc xử lý dữ liệu định lượng y khoa.
1.1. Tầm Quan Trọng Của Logic Mờ Y Học
Logic mờ trong y học giải quyết bản chất không chắc chắn của chẩn đoán. Các triệu chứng bệnh hiếm khi có ranh giới rõ ràng. Fuzzy sets cho phép biểu diễn mức độ thuộc về nhiều trạng thái. Phương pháp này phản ánh tư duy lâm sàng của bác sĩ. Hệ thống hỗ trợ quyết định lâm sàng trở nên linh hoạt hơn. Độ chính xác dự đoán được cải thiện đáng kể. Khả năng diễn giải kết quả tăng lên rõ rệt.
1.2. Ứng Dụng Khai Thác Tri Thức Y Khoa
Khai thác tri thức y khoa từ dữ liệu lớn là thách thức lớn. Fuzzy data mining phát hiện mẫu ẩn trong dữ liệu bệnh nhân. Luật kết hợp mờ biểu diễn mối quan hệ giữa triệu chứng và bệnh. Phân tích dữ liệu y sinh tạo ra tri thức hữu ích cho chẩn đoán. Các bác sĩ có thể đưa ra quyết định dựa trên bằng chứng mạnh mẽ hơn.
1.3. Thách Thức Trong Khai Phá Dữ Liệu Y Tế
Khai phá dữ liệu y tế đối mặt với nhiều thách thức đặc thù. Dữ liệu y sinh thường có số chiều cao và kích thước mẫu nhỏ. Tính không đồng nhất của dữ liệu gây khó khăn cho phân tích. Yêu cầu về khả năng diễn giải cao hơn các lĩnh vực khác. Fuzzy-granular computing giảm thiểu mất mát thông tin trong quá trình xử lý.
II. Thuật Toán FARM DS Cho Phân Loại Y Sinh
FARM-DS (Fuzzy Association Rules Mining for Decision Support) là thuật toán thích nghi mới. Phương pháp này được thiết kế cho bài toán phân loại nhị phân trong y sinh. Luật kết hợp mờ cung cấp hỗ trợ quyết định mạnh mẽ cho chẩn đoán bệnh. Độ chính xác dự đoán cạnh tranh với các classifier hiện đại. Ưu điểm nổi bật là khả năng diễn giải cao của FARs (Fuzzy Association Rules). Hệ thống hỗ trợ quyết định lâm sàng được xây dựng hiệu quả. FARM-DS xử lý dữ liệu định lượng thông qua phân đoạn khoảng mờ. Quá trình trừu tượng hóa dữ liệu giảm độ phức tạp tính toán. Các giao dịch rời rạc mờ được tạo ra cho việc khai phá luật.
2.1. Quy Trình Phân Đoạn Khoảng Mờ
Bước đầu tiên là phân đoạn khoảng mờ cho dữ liệu định lượng. Fuzzy interval partitioning chuyển đổi giá trị liên tục thành các tập mờ. Mỗi thuộc tính được chia thành các khoảng có độ thuộc mờ. Phương pháp này bảo toàn thông tin tốt hơn discretization cứng. Ranh giới mềm giữa các khoảng phản ánh tính liên tục của dữ liệu y sinh.
2.2. Trừu Tượng Hóa Và Tạo Giao Dịch
Data abstracting giảm kích thước dữ liệu hiệu quả. Clustering và phân cụm mờ clustering nhóm các mẫu tương tự. Giao dịch rời rạc mờ được sinh ra từ dữ liệu trừu tượng. Quá trình này giữ lại thông tin quan trọng cho phân loại. Độ phức tạp tính toán giảm đáng kể so với xử lý dữ liệu thô.
2.3. Khai Phá Luật Kết Hợp Mờ
Mining association rules từ giao dịch mờ tạo ra tri thức y khoa. Luật kết hợp mờ có dạng IF-THEN dễ hiểu. Bác sĩ có thể diễn giải các luật này một cách tự nhiên. Support và confidence đo lường độ mạnh của luật. FARs cung cấp hỗ trợ quyết định minh bạch cho chẩn đoán.
III. Ứng Dụng Trên Dữ Liệu Microarray Gen
Dữ liệu microarray gene expression có số chiều cực lớn. Hàng nghìn gen được đo lường đồng thời trong mỗi mẫu. Phương pháp fuzzy-granular chọn gen thông tin và phân biệt. Fuzzy granulation giảm mất mát thông tin trong quá trình chọn gen. Gen được chọn mang nhiều thông tin hơn cho phân loại ung thư. Classifier được xây dựng có độ chính xác cao hơn. Kết quả thực nghiệm cho thấy vượt trội so với thuật toán truyền thống. Gen được chọn hữu ích hơn cho nghiên cứu sinh học tiếp theo. Phương pháp này giải quyết thách thức curse of dimensionality. Hệ thống hỗ trợ quyết định lâm sàng cho chẩn đoán ung thư được cải thiện.
3.1. Thách Thức Của Dữ Liệu Bioinformatics
Bioinformatics scientists đối mặt với dữ liệu có số chiều cao. Số lượng gen vượt xa số lượng mẫu bệnh nhân. Overfitting là vấn đề nghiêm trọng trong phân loại ung thư. Gene selection cần thiết để giảm chiều dữ liệu. Phương pháp truyền thống thường mất mát thông tin quan trọng. Fuzzy-granular computing bảo toàn thông tin tốt hơn.
3.2. Phương Pháp Chọn Gen Mờ Hạt
Fuzzy C-means clustering nhóm gen có biểu hiện tương tự. Fuzzy-granular based gene selection xác định gen đại diện. Mỗi cụm gen được biểu diễn bởi gen có tính phân biệt cao nhất. Information loss được giảm thiểu qua fuzzy granulation. Gen được chọn mang nhiều thông tin cho cancer classification.
3.3. Phát Hiện Tri Thức Gen Ung Thư
Gene-cancer knowledge discovery từ dữ liệu microarray rất quan trọng. Luật kết hợp mờ liên kết biểu hiện gen với loại ung thư. Perfect gene subsets được xác định cho phân loại chính xác. Cây quyết định mờ cung cấp cấu trúc phân cấp cho tri thức. Các nhà sinh học có thể hiểu cơ chế bệnh tốt hơn.
IV. Đánh Giá Hiệu Quả Hệ Thống Hỗ Trợ Quyết Định
Đánh giá hiệu quả DSS cần xem xét nhiều tiêu chí. Độ chính xác dự đoán là tiêu chí quan trọng nhất. FARM-DS đạt độ chính xác cạnh tranh với state-of-the-art classifiers. Khả năng diễn giải là yếu tố then chốt trong y sinh. Luật kết hợp mờ dễ hiểu hơn mô hình black-box. Hiệu suất tính toán cần đủ nhanh cho ứng dụng thực tế. Thời gian training và prediction phải chấp nhận được. Khả năng mở rộng với dữ liệu lớn là yêu cầu quan trọng. ROC curve và AUC đo lường hiệu năng phân loại toàn diện. Confusion matrix cung cấp phân tích chi tiết về lỗi phân loại.
4.1. Độ Chính Xác Và Khả Năng Dự Đoán
Prediction accuracy đo lường tỷ lệ phân loại đúng. FARM-DS competitive với các phương pháp machine learning hiện đại. Sensitivity và specificity quan trọng trong chẩn đoán y khoa. False positive và false negative có ý nghĩa lâm sàng khác nhau. Hệ thống hỗ trợ quyết định lâm sàng cần cân bằng hai loại lỗi này.
4.2. Khả Năng Diễn Giải Của Luật Mờ
Interpretability là ưu điểm lớn nhất của fuzzy association rules. Bác sĩ có thể hiểu lý do đằng sau mỗi quyết định. Luật IF-THEN phản ánh quy trình suy luận lâm sàng. Độ mờ trong luật mô phỏng tính không chắc chắn trong y học. Decision support trở nên minh bạch và đáng tin cậy hơn.
4.3. Hiệu Suất Tính Toán Và Khả Năng Mở Rộng
Efficiency là yếu tố quan trọng cho ứng dụng thực tế. Data abstraction giảm độ phức tạp tính toán đáng kể. Fuzzy interval partitioning xử lý nhanh hơn discretization phức tạp. Thuật toán FARM-DS có khả năng mở rộng tốt với dữ liệu lớn. Thời gian chạy chấp nhận được cho hầu hết ứng dụng y sinh.
V. Kỹ Thuật Phân Cụm Mờ Trong Y Sinh
Phân cụm mờ clustering là kỹ thuật quan trọng trong phân tích dữ liệu y sinh. Fuzzy C-means là thuật toán phổ biến nhất. Mỗi điểm dữ liệu có độ thuộc về nhiều cụm. Phương pháp này phù hợp với tính chất không rõ ràng của dữ liệu y tế. Representation of clusters cần diễn giải được về mặt y học. Data abstraction thông qua clustering giảm nhiễu và outliers. Cụm gen có biểu hiện tương tự được nhóm lại. Đại diện cụm được chọn làm feature cho phân loại. Fuzzy membership function xác định mức độ thuộc về cụm. Phương pháp này bảo toàn cấu trúc dữ liệu tốt hơn hard clustering.
5.1. Fuzzy C Means Cho Phân Tích Gen
Fuzzy C-means clustering nhóm gen có mẫu biểu hiện tương tự. Thuật toán tối ưu hóa hàm mục tiêu dựa trên khoảng cách mờ. Mỗi gen có độ thuộc về nhiều cụm khác nhau. Phương pháp này phản ánh tính đa chức năng của gen. Cụm gen được diễn giải như các pathway sinh học tiềm năng.
5.2. Trừu Tượng Hóa Dữ Liệu Qua Clustering
Data abstraction giảm số chiều dữ liệu hiệu quả. Mỗi cụm được đại diện bởi một hoặc vài gen tiêu biểu. Information loss được kiểm soát thông qua fuzzy granulation. Dữ liệu trừu tượng giữ lại thông tin phân loại quan trọng. Độ phức tạp của mô hình giảm mà không hy sinh độ chính xác.
5.3. Ứng Dụng Trong Chẩn Đoán Ung Thư
Cancer classification hưởng lợi từ phân cụm mờ clustering. Các loại ung thư có signature gen đặc trưng. Fuzzy clustering phát hiện nhóm gen liên quan đến từng loại ung thư. Biomarker được xác định từ đại diện cụm. Hệ thống hỗ trợ quyết định lâm sàng cho oncology được cải thiện.
VI. Tương Lai Khai Phá Dữ Liệu Mờ Y Sinh
Khai phá dữ liệu mờ trong y sinh có tiềm năng phát triển lớn. Tích hợp với deep learning tạo ra hệ thống hybrid mạnh mẽ. Explainable AI kết hợp fuzzy logic cải thiện tính minh bạch. Dữ liệu y tế ngày càng lớn đòi hỏi thuật toán hiệu quả hơn. Precision medicine cần phương pháp cá nhân hóa hỗ trợ quyết định. Fuzzy-granular computing phù hợp cho multi-level analysis. Real-time decision support yêu cầu tối ưu hóa hiệu suất. Integration với electronic health records mở ra ứng dụng mới. Federated learning bảo vệ privacy trong khai phá dữ liệu y tế. Tương lai thuộc về hệ thống thông minh kết hợp nhiều kỹ thuật.
6.1. Tích Hợp Với Công Nghệ Mới
Deep learning cung cấp khả năng học đặc trưng tự động. Kết hợp với fuzzy logic tạo ra mô hình vừa chính xác vừa diễn giải được. Ensemble methods kết hợp nhiều classifier cải thiện độ tin cậy. Transfer learning giúp tận dụng tri thức từ các domain liên quan. Hệ thống hỗ trợ quyết định lâm sàng trở nên mạnh mẽ và linh hoạt hơn.
6.2. Ứng Dụng Trong Y Học Chính Xác
Precision medicine cần phân tích dữ liệu đa chiều của từng bệnh nhân. Fuzzy data mining xử lý heterogeneous data hiệu quả. Personalized treatment recommendations dựa trên luật kết hợp mờ. Genomics, proteomics và clinical data được tích hợp. Quyết định điều trị được tối ưu hóa cho từng cá nhân.
6.3. Thách Thức Và Hướng Nghiên Cứu
Privacy và security là thách thức lớn với dữ liệu y tế nhạy cảm. Federated learning cho phép khai phá mà không chia sẻ dữ liệu thô. Scalability cần cải thiện cho big data y sinh. Interpretability vẫn là yêu cầu quan trọng nhất. Nghiên cứu tương lai cần cân bằng giữa độ chính xác và khả năng diễn giải.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (108 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộFUZZY-GRANULAR BASED DATA MINING FOR EFFECTIVE DECISION SUPPORT IN BIOMEDICAL APPLICATIONS by YUANCHEN HE Under the Direction of Raj Sunderraman and Yan-Qing Zhang ABSTRACT Due to complexity of biomedical problems, adaptive and intelligent knowledge discovery and data mining systems are highly needed to help humans to understand the inherent mechanism of diseases. For biomedical classification problems, typically it is impossible to build a perfect classifier with 100% prediction accuracy. Hence a more realistic target is to build an effective Decision Support System (DSS). In this dissertation, a novel adaptive Fuzzy Association Rules (FARs) mining algorithm, named FARM-DS, is proposed to build such a DSS for binary classification problems in the biomedical domain.
Empirical studies show that FARM-DS is competitive to state-of- the-art classifiers in terms of prediction accuracy. More importantly, FARs can provide strong decision support on disease diagnoses due to their easy interpretability. This dissertation also proposes a fuzzy-granular method to select informative and discriminative genes from huge microarray gene expression data. With fuzzy granulation, information loss in the process of gene selection is decreased.
As a result, more informative genes for cancer classification are selected and more accurate classifiers can be modeled. Empirical studies show that the proposed method is more accurate than traditional algorithms for cancer classification. And hence we expect that genes being selected can be more helpful for further biological studies. INDEX WORDS: Data Mining, Knowledge Discovery, Computational Intelligence, Granular Computing, Fuzzy Association Rule Mining, Decision Support System, Binary Classification, Bioinformatics FUZZY-GRANULAR BASED DATA MINING FOR EFFECTIVE DECISION SUPPORT IN BIOMEDICAL APPLICATIONS by YUANCHEN HE A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy in the College of Arts and Sciences Georgia Stage University 2006 UMI Number: 3243236 Copyright 2006 by He, Yuanchen All rights reserved.
UMI Microform 3243236 Copyright 2007 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code. ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P.
Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 Copyright by Yuanchen He 2006 FUZZY-GRANULAR BASED DATA MINING FOR EFFECTIVE DECISION SUPPORT IN BIOMEDICAL APPLICATIONS by YUANCHEN HE Major Professor: Rajshekhar Sunderraman Yan-Qing Zhang Committee: Saeid Belkasim Yichuan Zhao Electronic Version Approved: Office of Graduate Studies College of Arts and Sciences Georgia State University December 2006 iv Acknowledgments Firstly, my specific thanks go to my co-advisors, Dr. Rajshekhar Sunderraman and Dr. Yan-Qing Zhang, for their careful guidance and precise advisement during the process of my PhD dissertation. The dissertation would not have been possible without their helps.
Secondly, I would like to thank my committee members, Dr. Saeid Belkasim and Dr. Yichuan Zhao for their well-appreciated support and assistance. Finally, I want to thank my family and friends for their support and beliefs.
v TABLE OF CONTENTS LIST OF TABLES .VIII LIST OF ACRONYMS.2 METRICS FOR CLASSIFICATION .1 KNOWLEDGE DISCOVERY, DATA MINING, AND DATA WAREHOUSING .2 ASSOCIATION RULE MINING .2 THE APRIORI ALGORITHM .3 ASSOCIATION RULE MINING FOR CLASSIFICATION .4 SOFT COMPUTING AND FUZZY LOGIC .1 FUZZY CONCEPT IN THE DATA MINING DOMAIN.2 FUZZY DATA MODELING .2 PROBABILITY DISTRIBUTION AND FUZZY SETS .3 DATA MINING AND QUANTITATIVE DATA.1 TRANSFORMING QUANTITATIVE DATA .2 FUZZY DATA MINING .3 FINDING FUZZY SETS.5 FUZZY ASSOCIATION RULE MINING .6 FUZZY ASSOCIATION RULE MINING FOR CLASSIFICATION .8 CLUSTERING AND DATA ABSTRACTION .2 REPRESENTATION OF CLUSTERS. 32 CHAPTER 3 FUZZY ASSOCIATION RULE MINING FOR DECISION SUPPORT .1 STEP 1: FUZZY INTERVAL PARTITIONING .2 STEP 2: DATA ABSTRACTING .3 STEP 3: GENERATING FUZZY DISCRETE TRANSACTIONS .4 STEP 4: MINING ASSOCIATION RULES. 46 CHAPTER 4 FARM-DS FROM MEDICAL DATA.2 RESULTS ANALYSIS ON EFFECTIVENESS .3 RESULT ANALYSIS ON EFFICIENCY .4 RESULT ANALYSIS ON INTERPRETABILITY. 52 CHAPTER 5 FARM-DS FROM MICROARRAY EXPRESSION DATA .2 CHALLENGES FOR BIOINFORMATICS SCIENTISTS .3 SIMULATION ENVIRONMENT AND DATASETS.4 PERFECT GENE SUBSETS .5 GENE-CANCER KNOWLEDGE DISCOVERY .6 FUZZY ASSOCIATION RULES.
64 CHAPTER 6 FUZZY-GRANULAR GENE SELECTION FROM MICROARRAY EXPRESSION DATA. TRADITIONAL ALGORITHMS FOR GENE SELECTION. SVM FOR CANCER CLASSIFICATION. CORRELATION-BASED FEATURE RANKING ALGORITHMS FOR GENE SELECTION 68 6.
A NEW FUZZY-GRANULAR BASED ALGORITHM FOR GENE SELECTION. FUZZY C-MEANS CLUSTERING. FUZZY-GRANULAR BASED GENE SELECTION. 80 CHAPTER 7 CONCLUSIONS AND FUTURE WORKS.
83 vii LIST OF FIGURES Figure 1. confusion matrix 2 Figure 1. Sample of Area under ROC curve 5 Figure 1. Sample of Area under Precision/Recall 7 Figure 2.
Apriori algorithm 12 Figure 2. discrete interval method 19 Figure 2. creating overlapping regions 20 Figure 2. fuzzy partition 20 Figure 3.
a sketch of FARM-DS 34 Figure 3. an example to project a sample onto a feature 44 Figure 4. an example to decide the optimal 50 Figure 6. positive-related gene, negative-related gene, both, neither 71 Figure 6.
Fuzzy-Granular gene selection 74 viii LIST OF TABLES TABLE 2.1 Notation for mining algorithm 11 TABLE 4.1 characteristics of datasets used for experiments 48 TABLE 4.2 farm-ds modeling results with trapezoidal-shaped membership functions by 5-fold cross validation 51 TABLE 4.3 validation error comparison by 5-fold cross validation 51 TABLE 4.4 running time comparison with 5-fold cross validation 52 TABLE 4.5 The feature information of the wisconsin Breast cancer data set 52 TABLE 4.6 12 wrongly classified samples on wisconsin breast cancer dataset 53 TABLE 4.7 the most general and the most specific fired rules for the 1st sample in fold 1 on wisconsin breast cancer dataset 54 TABLE 4.8 activation frequency of features on the wisconsin Breast cancer data 55 TABLE 5.1 characteristics of datasets 60 TABLE 5.2 a perfect gene subset selected on the aml/all dataset 61 TABLE 5.3 a perfect gene subset selected on the colon cancer dataset 62 TABLE 5.4 a perfect gene subset selected on the prostate cancer dataset 62 TABLE 5.5 classification errors of the four models 62 TABLE 5.6 auc of the four models 63 TABLE 5.7 rule numbers of the four models 63 TABLE 5.8 average rule lengths of the four models 63 ix TABLE 5.9 5 fuzzy association rules for aml/all dataset 64 TABLE 5.10 8 fuzzy association rules for colon dataset 64 TABLE 5.11 15 fuzzy association rules for prostate dataset 65 TABLE 6.1 leave-one out validation performance on the prostate cancer dataset 79 TABLE 6.632 bootstrapping performance on the prostate cancer dataset 79 TABLE 6.3 leave-one out validation performance on the colon cancer dataset 79 TABLE 6.632 bootstrapping performance on the colon cancer dataset 79 x LIST OF ACRONYMS Fuzzy Association Rule Mining FARM Decision Support DS 1 CHAPTER 1 INTRODUCTION In the last decade, with the advent of genomic and proteomic technologies, more and more biomedical databases have been created and have been growing in an exponential rate. Developing intelligent data analysis tools is essential to extract knowledge from these databases to ease biomedical decision-making process. The knowledge extracted from these databases is expected to be as accurate as possible. However, due to complexity and huge sizes of biomedical databases, it is difficult or even impossible to find 100% accurate knowledge.
Therefore, a more realistic goal is to build an intelligent data analysis tool as an effective Decision Support System (DSS). That is, the role of such a data analysis tool is not to replace human experts, but only to assist human experts to make decisions more reliably.1 Binary classification In this dissertation, we focus on binary classification modeling. Although binary classification is the simplest classification problem, many works show that the models for it can be naturally extended to multiple classification or regression problems. (This extension itself is an interesting research topic and will not be covered in this dissertation.) A general binary classification problem is defined as follows: • Given l independent and identically distributed (i.) samples ( x1 , y1 ), ( x2 , y2 ), K, ( xl , yl ) where xi ∈ R d , for i = 1,2,L, l is a feature vector 2 of length d and yi = {+1,−1} is the class label (+1 for the positive class, and -1 for the negative class) for data point xi , • Assume the classes are mutually exclusive and exhaustive, which means every sample has one and only one class label, • Find a classifier with the decision function f ( x,θ ) such that y = f ( x,θ ) , where y is the class label for x, θ is a vector of unknown parameters in the function.
These l samples are called “training data”. real negatives real positives predicted (TN) true (FN) false negatives negatives negatives predicted (FP) false (TP) true positives positives positives Figure.2 Feature selection Some binary classification problem is more natural to be modeled as a binary ranking modeling. Protein homology prediction task is a good example. The target is to predict if a protein sequence is homologous to another pre-specified natural protein sequence.
Because of biological complexity, it is difficult and arbitrary to say two protein sequences are absolutely homologous or not (1 or -1 is output); an output with "confidence" may be more helpful. In this way, many protein sequences could be ranked by their confidence to be homologous to the pre-specified protein sequence. As a result, biologists could quickly 3 prioritize a list of protein sequences for further study and thus their working efficiencies can be enhanced. A binary ranking problem is similar to a binary classification problem.
The differences are • the output is a real number in the field of [-1,1], and • the absolute value of the output is useless. Intuitively, a good model should rank the unseen positive samples (in case of protein homology prediction, they are homologous protein sequences) close to the top and rank unseen negative samples (in case of protein homology prediction, they are non-homologous protein sequences) close to the bottom of the list.3 Feature selection Feature selection is another important task usually correlated with a classification problem. Given a dataset, some input features may be irrelevant to classification. Furthermore, some features may be redundant or even noise due to complex correlations among them to hide real data distribution.
Hence, relevance analysis may be performed on the data with the aim of removing any irrelevant, redundant or noisy features from the learning process. In machine learning, this process is known as feature selection to filter out features, which may otherwise slow down, and possibly mislead, the learning step. Relevance analysis is closely related to binary classification. Suppose there are d input features in the original dataset, the target of feature selection is to select d i informative features while removing d n non-informative features.
The target is that the classifier modeled on the subset of d i features has better performance than the classifier modeled in the original feature set.2 Metrics for classification The performance of the classifier is usually measured in terms of misclassification error on unseen “testing data” which is defined in Eq.1) ⎩ 1 otherwise Based on the confusion matrix in Fig.1, many other metrics have been used for performance evaluation on classification. • Accuracy is the fraction of correctly classified samples over all samples. TN + TP accuracy = .2) TN + FN + FP + TP The overall accuracy metric at Eq.2) represents the same meaning as misclassification error. Both of them are used to evaluate classification performance on the whole dataset.
Besides them, two other kinds of metrics have been proposed for different purposes. The first kind of metrics is concern with balanced classification ability. Sensitivity at Eq.3) and specificity at Eq.4) are usually adopted to monitor classification performance on two classes, separately. • Sensitivity is the fraction of the real positives that actually are correctly predicted as positives.
• Specificity is the fraction of the real negatives that actually are correctly predicted as negatives.3) TP + FN TN specificity = .4) TN + FP 5 Notice that sensitivity is sometimes called true positive rate or positive class accuracy, while specificity called true negative rate or negative class accuracy, in different research communities.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Từ khóa và chủ đề nghiên cứu
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Khai phá dữ liệu mờ hỗ trợ quyết định y sinh" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ đề xuất thuật toán khai phá dữ liệu mờ FARM-DS hỗ trợ chẩn đoán bệnh. Ứng dụng granular computing chọn lọc gen ung thư từ dữ liệu microarray.
Luận án "Khai phá dữ liệu mờ hỗ trợ quyết định y sinh" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Georgia State University. Năm bảo vệ: 2006.
Luận án "Khai phá dữ liệu mờ hỗ trợ quyết định y sinh" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Khai phá dữ liệu mờ hỗ trợ quyết định y sinh" thuộc chuyên ngành Data Mining. Danh mục: Trí Tuệ Nhân Tạo.
Luận án "Khai phá dữ liệu mờ hỗ trợ quyết định y sinh" có bao nhiêu trang?
Luận án "Khai phá dữ liệu mờ hỗ trợ quyết định y sinh" có 108 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Khai phá dữ liệu mờ hỗ trợ quyết định y sinh" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.