Cataract is the main cause of blindness and visual impairment, especially, age-related cataract accounts for about half of the 32 million cases of blindness worldwide. As the life expectancy and the expansion of the elderly population are increasing, the cases of cataract increase as well, which causes a serious economic and social problem throughout the country. However, the incidence of cataract can be reduced dramatically through early diagnosis and prevention. In this study, we developed a prediction model of cataracts for early diagnosis using hospital data of 3,237 subjects who received the screening test first and then later visited medical center for cataract check-ups cataract between 1994 and 2005. To develop the prediction model, we used random forests and compared the predictive performance of this model with other common discriminant models such as logistic regression, discriminant model, decision tree, naive Bayes, and two popular ensemble model, bagging and arcing. The accuracy of random forests was 67.16%, sensitivity was 72.28%, and main factors included in this model were age, diabetes, WBC, platelet, triglyceride, BMI and so on. The results showed that it could predict about 70% of cataract existence by screening test without any information from direct eye examination by ophthalmologist. We expect that our model may contribute to diagnose cataract and help preventing cataract in early stages.
In previous nuclear genomic association studies, Random Forests (RF), one of several up-to-date machine learning methods, has been used successfully to generate evidence of association of genetic polymorphisms with diseases or other phenotypes. Compared with traditional statistical analytic methods, such as chi-square tests or logistic regression models, the RF method has advantages in handling large numbers of predictor variables and examining gene-gene interactions without a specific model. Here, we applied the RF method to find the association between mitochondrial single nucleotide polymorphisms (mtSNPs) and diabetes risk. The results from a chi-square test validated the usage of RF for association studies using mtDNA. Indexes of important variables such as the Gini index and mean decrease in accuracy index performed well compared with chi-square tests in favor of finding mtSNPs associated with a real disease example, type 2 diabetes.
Credit scoring is an objective and automatic system to assess the credit risk of each customer. The logistic regression model is one of the popular methods of credit scoring to predict the default probability; however, it may not detect possible nonlinear features of predictors despite the advantages of interpretability and low computation cost. In this paper, we propose to use a generalized partially linear model as an alternative to logistic regression. We also introduce modern ensemble technologies such as bagging, boosting and random forests. We compare these methods via a simulation study and illustrate them through a German credit dataset.
Communications for Statistical Applications and Methods
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v.23
no.4
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pp.355-362
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2016
Ensemble methods often help increase prediction ability in various predictive models by combining multiple weak learners and reducing the variability of the final predictive model. In this work, we demonstrate that ensemble methods also enhance the accuracy of prediction under kernel ridge regression and kernel logistic regression classification. Here we apply bagging and random forests to two kernel-based predictive models; and present the procedure of how bagging and random forests can be embedded in kernel-based predictive models. Our proposals are tested under numerous synthetic and real datasets; subsequently, they are compared with plain kernel-based predictive models and their subsampling approach. Numerical studies demonstrate that ensemble approach outperforms plain kernel-based predictive models.
International journal of advanced smart convergence
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v.13
no.3
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pp.80-88
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2024
Breast cancer remains a significant global health burden, necessitating accurate and timely detection for improved patient outcomes. Machine learning techniques have demonstrated remarkable potential in assisting breast cancer diagnosis by learning complex patterns from multi-modal patient data. This study comprehensively evaluates several popular machine learning models, including logistic regression, decision trees, random forests, support vector machines (SVMs), naive Bayes, k-nearest neighbors (KNN), XGBoost, and ensemble methods for breast cancer prediction using the Wisconsin Breast Cancer Dataset (WBCD). Through rigorous benchmarking across metrics like accuracy, precision, recall, F1-score, and area under the ROC curve (AUC), we identify the naive Bayes classifier as the top-performing model, achieving an accuracy of 0.974, F1-score of 0.979, and highest AUC of 0.988. Other strong performers include logistic regression, random forests, and XGBoost, with AUC values exceeding 0.95. Our findings showcase the significant potential of machine learning, particularly the robust naive Bayes algorithm, to provide highly accurate and reliable breast cancer screening from fine needle aspirate (FNA) samples, ultimately enabling earlier intervention and optimized treatment strategies.
Settlement estimation in cohesion materials is a crucial topic to tackle because of the complexity of the cohesion soil texture, which could be solved roughly by substituted solutions. The goal of this research was to implement recently developed machine learning features as effective methods to predict settlement (Sm) of shallow foundations over cohesion soil properties. These models include hybridized support vector regression (SVR), random forests (RF), and coot optimization algorithm (COM), and black widow optimization algorithm (BWOA). The results indicate that all created systems accurately simulated the Sm, with an R2 of better than 0.979 and 0.9765 for the train and test data phases, respectively. This indicates extraordinary efficiency and a good correlation between the experimental and simulated Sm. The model's results outperformed those of ANFIS - PSO, and COM - RF findings were much outstanding to those of the literature. By analyzing established designs utilizing different analysis aspects, such as various error criteria, Taylor diagrams, uncertainty analyses, and error distribution, it was feasible to arrive at the final result that the recommended COM - RF was the outperformed approach in the forecasting process of Sm of shallow foundation, while other techniques were also reliable.
An effective approach to promoting sustainability within the construction industry is the use of recycled aggregate concrete (RAC) as a substitute for natural aggregates. Ensuring the frost resilience of RAC technologies is crucial to facilitate their adoption in regions characterized by cold temperatures. The main aim of this study was to use the Random Forests (RF) approach to forecast the frost durability of RAC in cold locations, with a focus on the durability factor (DF) value. Herein, three optimization algorithms named Sine-cosine optimization algorithm (SCA), Black widow optimization algorithm (BWOA), and Equilibrium optimizer (EO) were considered for determing optimal values of RF hyperparameters. The findings show that all developed systems faithfully represented the DF, with an R2 for the train and test data phases of better than 0.9539 and 0.9777, respectively. In two assessment and learning stages, EO - RF is found to be superior than BWOA - RF and SCA - RF. The outperformed model's performance (EO - RF) was superior to that of ANN (from literature) by raising the values of R2 and reducing the RMSE values. Considering the justifications, as well as the comparisons from metrics and Taylor diagram's findings, it could be found out that, although other RF models were equally reliable in predicting the the frost durability of RAC based on the durability factor (DF) value in cold climates, the developed EO - RF strategy excelled them all.
Communications for Statistical Applications and Methods
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v.15
no.3
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pp.343-351
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2008
By supervised learning with p predictors, we frequently obtain a prediction function of the form $y\;=\;f(x_1,...,x_p)$. When $p\;{\geq}\;3$, it is not easy to understand the inner structure of f, except for the case the function is formulated as additive. In this study, we propose to use p simple graphs for visual understanding of complex prediction functions produced by several supervised learning engines such as LOESS, neural networks, support vector machines and random forests.
The construction industry, one of the biggest producers of greenhouse emissions, is under a lot of pressure as a result of growing worries about how climate change may affect local communities. Geopolymer concrete (GPC) has emerged as a feasible choice for construction materials as a result of the environmental issues connected to the manufacture of cement. The findings of this study contribute to the development of machine learning methods for estimating the properties of eco-friendly concrete, which might be used in lieu of traditional concrete to reduce CO2 emissions in the building industry. In the present work, the compressive strength (fc) of GPC is calculated using random forests regression (RFR) methodology where natural zeolite (NZ) and silica fume (SF) replace ground granulated blast-furnace slag (GGBFS). From the literature, a thorough set of experimental experiments on GPC samples were compiled, totaling 254 data rows. The considered RFR integrated with artificial hummingbird optimization (AHA), black widow optimization algorithm (BWOA), and chimp optimization algorithm (ChOA), abbreviated as ARFR, BRFR, and CRFR. The outcomes obtained for RFR models demonstrated satisfactory performance across all evaluation metrics in the prediction procedure. For R2 metric, the CRFR model gained 0.9988 and 0.9981 in the train and test data set higher than those for BRFR (0.9982 and 0.9969), followed by ARFR (0.9971 and 0.9956). Some other error and distribution metrics depicted a roughly 50% improvement for CRFR respect to ARFR.
Major League Baseball (MLB) records and releases the trajectory data for every baseball pitch, called the PITCHf/x, using three high-speed cameras installed in every stadium. In a previous study, the quality of the pitch was assessed as the expected number of bases yielded using PITCHf/x data. However, the number of bases yielded does not always lead to baseball scores, or runs. In this paper, we assess the quality of a pitch by combining baseball analytics metric Run Expectancy and Run Value using a Random Forests model. We compare the quality of pitches evaluated with Run Value to the quality of pitches evaluated with the expected number of bases yielded.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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