Identifying highly discriminating genes is a critical step in tumor recognition tasks based on microarray gene expression profile data and machine learning. Gene selection based on tree models has been the subject of several studies. However, these methods are based on a single-tree model, often not robust to ultra-highdimensional microarray datasets, resulting in the loss of useful information and unsatisfactory classification accuracy. Motivated by the limitations of single-tree-based gene selection, in this study, ensemble gene selection methods based on multiple-tree models were studied to improve the classification performance of tumor identification. Specifically, we selected the three most representative tree models: ID3, random forest, and gradient boosting decision tree. Each tree model selects top-n genes from the microarray dataset based on its intrinsic mechanism. Subsequently, three ensemble gene selection methods were investigated, namely multipletree model intersection, multiple-tree module union, and multiple-tree module cross-union, were investigated. Experimental results on five benchmark public microarray gene expression datasets proved that the multiple tree module union is significantly superior to gene selection based on a single tree model and other competitive gene selection methods in classification accuracy.
Proceedings of the Korean Statistical Society Conference
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2005.11a
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pp.141-146
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2005
Ensemble method has been known as one of the most powerful classification tools that can improve prediction accuracy. Ensemble method also has been understood as ‘perturb and combine’ strategy. Many studies have tried to develop ensemble methods by improving perturbation. In this paper, we propose two new ensemble methods that improve combining, based on the idea of pattern matching. In the experiment with simulation data and with real dataset, the proposed ensemble methods peformed better than bagging. The proposed ensemble methods give the most accurate prediction when the pruned tree was used as the base learner.
Tree-based algorithms have been the dominant methods used build a prediction model for tabular data. This also includes personal credit data. However, they are limited to compatibility with categorical and numerical data only, and also do not capture information of the relationship between other features. In this work, we proposed an ensemble model using the Transformer architecture that includes text features and harness the self-attention mechanism to tackle the feature relationships limitation. We describe a text formatter module, that converts the original tabular data into sentence data that is fed into FinBERT along with other text features. Furthermore, we employed FT-Transformer that train with the original tabular data. We evaluate this multi-modal approach with two popular tree-based algorithms known as, Random Forest and Extreme Gradient Boosting, XGBoost and TabTransformer. Our proposed method shows superior Default Recall, F1 score and AUC results across two public data sets. Our results are significant for financial institutions to reduce the risk of financial loss regarding defaulters.
Journal of Agricultural Extension & Community Development
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v.16
no.4
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pp.939-965
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2009
The Machine Learning has been identified as a promising approach to knowledge-based system development. This study aims to examine the ability of machine learning techniques for farmer's decision making and to develop the reference model for using pig farm data. We compared five machine learning techniques: logistic regression, decision tree, artificial neural network, k-nearest neighbor, and ensemble. All models are well performed to predict the sow's productivity in all parity, showing over 87.6% predictability. The model predictability of total litter size are highest at 91.3% in third parity and decreasing as parity increases. The ensemble is well performed to predict the sow's productivity. The neural network and logistic regression is excellent classifier for all parity. The decision tree and the k-nearest neighbor was not good classifier for all parity. Performance of models varies over models used, showing up to 104% difference in lift values. Artificial Neural network and ensemble models have resulted in highest lift values implying best performance among models.
Zhang, Fan;Bai, Jing;Li, Xiaoyu;Pei, Changxing;Havyarimana, Vincent
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.4
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pp.1975-1988
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2019
Short-term traffic flow prediction plays an important role in intelligent transportation systems (ITS) in areas such as transportation management, traffic control and guidance. For short-term traffic flow regression predictions, the main challenge stems from the non-stationary property of traffic flow data. In this paper, we design an ensemble cascading prediction framework based on extremely randomized trees (extra-trees) using a boosting technique called EET to predict the short-term traffic flow under non-stationary environments. Extra-trees is a tree-based ensemble method. It essentially consists of strongly randomizing both the attribute and cut-point choices while splitting a tree node. This mechanism reduces the variance of the model and is, therefore, more suitable for traffic flow regression prediction in non-stationary environments. Moreover, the extra-trees algorithm uses boosting ensemble technique averaging to improve the predictive accuracy and control overfitting. To the best of our knowledge, this is the first time that extra-trees have been used as fundamental building blocks in boosting committee machines. The proposed approach involves predicting 5 min in advance using real-time traffic flow data in the context of inherently considering temporal and spatial correlations. Experiments demonstrate that the proposed method achieves higher accuracy and lower variance and computational complexity when compared to the existing methods.
Communications for Statistical Applications and Methods
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v.29
no.5
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pp.561-589
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2022
When multiple classifications and regression trees are combined, tree-based ensemble models, such as random forest (RF) and Bayesian additive regression trees (BART), are produced. We compare the model structures and performances of various ensemble models for regression settings in this study. RF learns bootstrapped samples and selects a splitting variable from predictors gathered at each node. The BART model is specified as the sum of trees and is calculated using the Bayesian backfitting algorithm. Throughout the extensive simulation studies, the strengths and drawbacks of the two methods in the presence of missing data, high-dimensional data, or highly correlated data are investigated. In the presence of missing data, BART performs well in general, whereas RF provides adequate coverage. The BART outperforms in high dimensional, highly correlated data. However, in all of the scenarios considered, the RF has a shorter computation time. The performance of the two methods is also compared using two real data sets that represent the aforementioned situations, and the same conclusion is reached.
Phishing website has become a crucial concern in cyber security applications. It is performed by fraudulently deceiving users with the aim of obtaining their sensitive information such as bank account information, credit card, username, and password. The threat has led to huge losses to online retailers, e-business platform, financial institutions, and to name but a few. One way to build anti-phishing detection mechanism is to construct classification algorithm based on machine learning techniques. The objective of this paper is to compare different classifier ensemble approaches, i.e. random forest, rotation forest, gradient boosted machine, and extreme gradient boosting against single classifiers, i.e. decision tree, classification and regression tree, and credal decision tree in the case of website phishing. Area under ROC curve (AUC) is employed as a performance metric, whilst statistical tests are used as baseline indicator of significance evaluation among classifiers. The paper contributes the existing literature on making a benchmark of classifier ensembles for web phishing detection.
Kaloop, Mosbeh R.;Bardhan, Abidhan;Hu, Jong Wan;Abd-Elrahman, Mohamed
Advances in nano research
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v.13
no.5
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pp.499-512
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2022
This study investigates the efficiency of ensemble machine learning for predicting the lightweight-aggregate concrete (LWC) characteristics. A stacking ensemble (STEN) approach was proposed to estimate the dry density (DD) and 28 days compressive strength (Fc-28) of LWC using two meta-models called random forest regressor (RFR) and extra tree regressor (ETR), and two novel ensemble models called STEN-RFR and STEN-ETR, were constructed. Four standalone machine learning models including artificial neural network, gradient boosting regression, K neighbor regression, and support vector regression were used to compare the performance of the proposed models. For this purpose, a sum of 140 LWC mixtures with 21 influencing parameters for producing LWC with a density less than 1000 kg/m3, were used. Based on the experimental results with multiple performance criteria, it can be concluded that the proposed STEN-ETR model can be used to estimate the DD and Fc-28 of LWC. Moreover, the STEN-ETR approach was found to be a significant technique in prediction DD and Fc-28 of LWC with minimal prediction error. In the validation phase, the accuracy of the proposed STEN-ETR model in predicting DD and Fc-28 was found to be 96.79% and 81.50%, respectively. In addition, the significance of cement, water-cement ratio, silica fume, and aggregate with expanded glass variables is efficient in modeling DD and Fc-28 of LWC.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.8
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pp.2214-2229
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2024
Wireless sensor network (WSN) consists of large number of sensor nodes that are deployed in geographical locations to collect sensed information, process data and communicate it to the control station for further processing. Due the unfriendly environment where the sensors are deployed, there exist many possibilities of malicious nodes which performs malicious activities in the network. Therefore, the security threats affect performance and life time of sensor networks, whereas various security aspects are there to address security issues in WSN namely Cryptography, Trust Management, Intrusion Detection System (IDS) and Intrusion Prevention Systems (IPS). However, IDS detect the malicious activities and produce an alarm. These malicious activities exploit vulnerabilities in the network layer and affect all layers in the network. Existing feature selection methods such as filter-based methods are not considering the redundancy of the selected features and wrapper method has high risk of overfitting the classification of intrusion. Due to overfitting, the classification algorithm fails to detect the intrusion in better manner. The main objective of this paper is to provide the efficient feature selection algorithm which was suitable for any type classification algorithm to detect the intrusion in an effective manner. This paper, the security of the network is addressed by proposing Feature Selection Algorithm using Chi Squared with Ensemble Method (FSChE). The proposed scheme employs the combination of decision tree along with the random forest classification algorithm to form ensemble classifier. The experimental results justify the feasibility of the proposed scheme in terms of attack detection, packet delivery ratio and time analysis by employing NSL KDD cup data Set. The obtained results shows that the proposed ensemble method increases the overall performance by 10% to 25% with respect to mentioned parameters.
Yang, Kwangmo;Kolesnikova, Anastasiya;Lee, Won Don
Journal of information and communication convergence engineering
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v.11
no.4
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pp.258-267
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2013
New incremental learning algorithm using extended data expression, based on probabilistic compounding, is presented in this paper. Incremental learning algorithm generates an ensemble of weak classifiers and compounds these classifiers to a strong classifier, using a weighted majority voting, to improve classification performance. We introduce new probabilistic weighted majority voting founded on extended data expression. In this case class distribution of the output is used to compound classifiers. UChoo, a decision tree classifier for extended data expression, is used as a base classifier, as it allows obtaining extended output expression that defines class distribution of the output. Extended data expression and UChoo classifier are powerful techniques in classification and rule refinement problem. In this paper extended data expression is applied to obtain probabilistic results with probabilistic majority voting. To show performance advantages, new algorithm is compared with Learn++, an incremental ensemble-based algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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