T E L KO M NIK A , V o l . 1 4 No . 2 , J u n e  2 0 1 6 p p . 7 7 8 ~ 7 8 3 IS S N: 1 6 9 3 - 6 9 3 0 , a ccr e d i te d A b y D IK T I,  D e cr e e  N o : 5 8 /D I K T I/K e p /2 0 1 3 D OI: 1 0 .1 2 9 2 8 /T E L K OM N IK A .v1 4 i 1 . 2 4 6 9 7 7 8 Re c e i v e d A u g u s 1 9 2 0 1 5 ;  Re v i s e d A p r i l   6 , 2 0 1 6 ;  A c c e p te d A p r i l  2 2 ,  2 0 1 6 Id en t if ica t io n  o f  T u n a an d  M ack er el B ase d  o n  D N A Bar co d es u si n g  S u p p o r t  V ec t o r  M ach in e M u ly a t i * 1 , W is n u   A n a n t a   Ku s u m a 2 , M a la  Nu r i lm a la 3 1 , 2 D e p a rt m e n t   o f   C o m p u t e S c i e n c e ,   f a c u l t y m a t h e m a t i c s   a n d   n a t u ra l   s c i e n c e , Bo g o Ag r i c u l t u re   U n i v e rs i t y ,   I n d o n e s i a 3 D e p a rt m e n t   o f   Aq u a t i c   Pro d u c t   T e c h n o l o g y ,   F a c u l t y   o f   F i s h e ri e s   a n d   M a ri n e   Sc i e n c e , Bo g o Ag r i c u l t u ra l   U n i v e r s i t y ,   I n d o n e s i a J l .   M e ra n t i ,   W i n g   2 0   L e v e l   5 , D a rm a g a , Bo g o 1 6 6 8 0 T e l p . / F a x . :   + 6 2 - 2 5 1 - 8 6 2 5 5 8 4 . * C o rre s p o n d i n g   a u t h o r, e - m a i l :   i m o e l _ o k @ y a h o o . c o m 1 ,   w . a n a n t a . k u s u m a @ g m a i l . c o m 2 , m a l a n m 2 8 @ y a h o o . c o m 3 Ab s t r a c t T u n a   a n d   m a c k e re l   a r e   i m p o rt a n t   f i s h   i n   I n d o n e s i a   t h a t   h a v e   g re a t   d e m a n d   i n   t h e   c o m m u n i t y   a n d c o n t a i n   g o o d   n u t r i e n t s   f o h e a l t h .   M a n y   o f   t h e   p ro c e s s e d   p r o d u c t s   h a v e   b e e n   f a k e d   i n c l u d i n g   p ro c e s s e d f i s h ,   b y   re p l a c i n g   t h e   c o n t e n t   o f   p ro d u c t s   t h a t   h a v e   h i g h   s a l e s   v a l u e   t o   o t h e l o w e p ri c e   o n e .   F o e n s u r i n g f o o d   s a f e t y ,   f ra u d u l e n t   s h o u l d   b e   p re v e n t e d   b y   i d e n t i f y i n g   t h e   c o n t e n t   o f   re f i n e d   p ro d u c t .   I n   t h i s   re s e a rc h , w e   i m p l e m e n t e d s u p p o rt   v e c t o m a c h i n e ( SVM ) ,   o n e   o f   t h e   p o p u l a m e t h o d s   i n   m a c h i n e   l e a rn i n g ,   t o   y i e l d a   m o d e l   f o r   i d e n t i f y i n g   t h e   c o n t e n t   o f   re f i n e d   p r o d u c t   b a s e d   o n   D N b a rc o d e   s e q u e n c e s .   T h e   f e a t u r e e x t ra c t i o n   o f   D N b a rc o d e   Se q u e n c e s   w a s   c o n d u c t e d   b y   c a l c u l a t i n g   k - m e rs   f re q u e n c y   o f   e a c h   s e q u e n c e s . I n   t h i s   s t u d y ,   w e   u s e d   t ri n u c l e o t i d e   ( 3 - m e r s )   a n d   t e t ra n u c l e o t i d e   ( 4 - m e rs ) .   T h e s e   f e a t u re s   w e re   i n p u t t e d   t o SV M   t o   c l a s s i f y   a n d   i d e n t i f y   w h e t h e t h e   D N b a rc o d e   s e q u e n c e s   b e l o n g   t o   t h e   c l a s s   o f   t u n a ,   m a c k e r e l ,   o r o t h e r   f i s h .   T h e   e v a l u a t i o n   re s u l t s   s h o w e d   m o d e l   SVM   w a s   a b l e   t o   p e rf o rm   i d e n t i f i c a t i o n   w i t h   t h e a c c u ra c y 8 8 % . . K e y w o r d s : D N Ba rc o d e ,   f o o d   s a f e t y ,   m a c h i n e   l e a r n i n g ,   s u p p o rt   v e c t o m a c h i n e C o p y r i g h t © 2 0 1 6   U n i v e r s i t a s   A h m a d   D a h l a n .   A l l   r i g h t s   r e s e r v e d . 1 . In t r o d u c t io n T h e   f i s h e r i e s   s e c to r   i s   o n e   o f   th e   i m p o r ta n s e c to r s   th a s h o u l d   b e   d e v e l o p e d   i n   o r d e r   to c o m p e te   i n   th e   g l o b a l   c o m p e ti t i o n T o   b e   a b l e   c o m p e te   a n d   e x p a n d   e x p o r m a r k e t s i i s   n e e d e d to   e n s u r e   t h a th e   f i s h e r y   p r o d u c ts   h a v e   n u tr i ti o n a l   v a l u e   a n d   s a f e   t o   b e   c o n s u m e d T h e e x i s te n c e   o f   f r e e   tr a d e   b e twe e n   A S E A c o u n tr i e s   w h i c h   wi l l   ta k e   e ff e c i n   De c e m b e r   2 0 1 5   w i l l l e a d   t o   m a n y   p r o d u c ts   c o m i n g   f r o m   d i ff e r e n c o u n tr i e s s o   we   m u s h a v e   t h e   a b i l i t y   to   tr a c k ( tr a c e a b i l i t y )   th e   p r o d u c f o r   s a f e k e e p i n g M a n y   o f   th e p r o c e s s e d   p r o d u c ts   h a v e   b e e n f a k e d ; b y r e p l a c i n g   th e   c o n te n o f   p r o d u c ts   th a h a v e   h i g h   s a l e s   v a l u e   to   o th e r   l o w e r   p r i c e   o n e   [1 ].  O n e   o f f i s h e r y   p r o d u c ts   p r o n e   to   b e   f a k e d   a n d   h a s   h i g h   i n t e r e s i n   t h e   c o m m u n i t y   i s   a   p r o c e s s e d p r o d u c t m a d e  f r o m  f i s h , e s p e c i a l l y  t u n a   a n d  m a c k e r e l . T u n a   h a s   th e   s e c o n d   h i g h e s e x p o r v a l u e   a f te r   s h r i m p . Nu r i l m a l a e a l . ( 2 0 1 3 ) [2 ] r e p o r te d   th a t h e   q u a l i t y   o f   tu n a   c a n   b e   d e te r m i n e d   t h r o u g h   i ts   c o l o r m y o g l o b i n   p r o te i n   a s   we l l a s   e l e c tr o p h o r e ti c p a tte r n   o f   th e   w a t e r   s o l u b l e p r o t e i n   f r a c ti o n . A c c o r d i n g   to   Di r e c to r a t e   o f F i s h e r i e s   i n   th e   M a r i n e   a n d   F i s h e r i e s   Re s e a r c h   A g e n c y   ( B RK P )   i n   2 0 1 3   [3 ] , F i s h e r i e s   Re s e a r c h B o a r d   o f   M a r i t i m e   A f f a i r s   a n d   F i s h e r i e s   ( B RK P )   i n   2 0 1 3 th e   l a r g e s s h a r e   e x p o r v a l u e   o f In d o n e s i a n   f i s h e r y   c o m m o d i t y   a r e   s h r i m p   a n d   T u n a T o n g k o l Ca k a l a n g   ( T T C )   w h i c h   e a c h   h a v e c o n tr i b u te d   f o r   US $   9 9 7   m i l l i o n   a n d   U S $   5 1 5   m i l l i o n A n o th e r   i m p o r ta n f i s h   i n   In d o n e s i a   i s M a c k e r e l T h e   m a c k e r e l   i s   a   p e l a g i c   f i s h   th a l i v e s   s p r e a d   a l m o s th r o u g h o u t   th e   w a t e r s   o f In d o n e s i a a n d   b e c a m e   o n e   e x p o r c o m m o d i t y   b e c a u s e   i h a s   a   h i g h   c o m m e r c i a l   v a l u e .   T o o v e r c o m e  th e   p r o b l e m  o f   f r a u d u l e n t p r o d u c ts  p r o c e s s e d  f r o m  tu n a  a n d  m a c k e r e l  i s  n e c e s s a r y   to d o   i d e n t i f i c a ti o n   p r o c e s s T h i s   i d e n ti f i c a t i o n   i s   v e r y   i m p o r ta n t o   e n s u r e   th e   q u a l i t y   s ta n d a r d s   o f th e   f o o d   i n d u s tr y   a n d   m a r k e ts   [4 ].  O n e   o f   th e m e th o d s to   i d e n ti f y   t h e m   i s   b y   u s i n g   DN A b a r c o d e - b a s e d . 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T E L KO M NIK A IS S N: 1 6 9 3 - 6 9 3 0 Id e n t i f i c a ti o n  o f T u n a  a n d   M a c k e r e l   B a s e d  o n  DN A  B a r c o d e s  u s i n g   S u p p o r V e c to r ( M u l y a ti ) 7 7 9 DNA   B a r c o d e - b a s e d   m e th o d   c a n   d e t e c th e   a u t h e n t i c i t y   o f   a   p r o d u c i n   t h e   f o r m   o f r e s h r a w   m a te r i a l s   [5 ]   a s   w e l l   a s   p r o d u c ts   w h i c h   h a v e   u n d e r g o n e   p r o c e s s i n g   a n d   f r e e z i n g   [6 ].  T h i s m e th o d   c a n   a l s o   b e   a p p l i e d   to   th e   c o n te n o f   d i f f e r e n f o o d s   [ 7 ].  DN A   b a r c o d e s   i s   a   s h o r t s e q u e n c e ta k e n   f r o m   th e   g e n o m e   o f   a n   o r g a n i s m   [ 8 ].  G e n e s   th a wi d e l y   u s e d   a s   a   m a r k e r b a r c o d e   i s   f r o m   p r o te i n   c o d i n g   g e n e s   a m o n g   o th e r s   C y to c h r o m e   O x i d a s e   1   ( c o 1 )   a n d C y to c h r o m e  b   ( c y t b )   w h i c h  i s  a  f r a g m e n t o f   m i to c h o n d r i a . DNA   b a r c o d e - b a s e d   i d e n ti f i c a ti o n   c a n   b e   d o n e   th r o u g h   t wo   a p p r o a c h e s b a s e d   o n h o m o l o g y   a n d   c o m p o s i ti o n   [9 ].  H o m o l o g y   a p p r o a c h   i s   b y   f i n d i n g   a l i g n m e n th a t   c o m p a r e s   th e j u x ta p o s i t i o n   o f   f r a g m e n ts   o f   DNA   s e q u e n c e s   wi th   r e f e r e n c e   s e q u e n c e s   c o n ta i n e d   i n   th e   d a ta b a s e   u s e d f o r   e x a m p l e th e   Na ti o n a l   C e n te r   f o r   B i o te c h n o l o g y   In f o r m a ti o n   ( NCB I )   a n d   B a r c o d e o f   L i f e   Da ta b a s e   ( B O L D )   a n d   th e   r e s u l ts   a r e   s u m m a r i z e d   a e a c h   l e v e l   o f   th e   ta x o n o m y S e v e r a l s tu d i e s   h a v e   b e e n   c o n d u c te d   wi th   th e   a p p r o a c h   o f   h o m o l o g y   s u c h   a s ,   B e n e d i c t e t   a l . ( 2 0 1 3 ) [1 0 ].  T h i s   r e s e a r c h   w a s   c o n d u c te d   o n t h e   f r o z e n S t a wi l i s , b l u e f i n t u n a   f i l l e t , s a s h i m i   tu n a   f i l l e t, f r o z e n   s h r i m p   u s i n g   P CR a m p l i f i c a ti o n T h e   r e s u l s h o w e d   th a a   h i g h   p r o b a b i l i t y   o f   i n c o r r e c t s p e c i e s   d e c l a r a t i o n   i n   t h e   ta wi l i s   a n d   B l u e f i n .   T u n a   f i l l e a n d   i n s u f f i c i e n t a r e l a b e l l e d i n f o r m a ti o n   f o r   g i n d a r a   s te a k s / f i l l e ts Ho we v e r s a s h i m i   tu n a   f i l l e ts   a n d   c r e a m   d o r y   p r o d u c t s   a r e c o r r e c tl y   l a b e l e d L o w e n s te i n e a l . ( 2 0 0 9 )   [1 1 a l s o   c o n d u c t e d   r e s e a r c h   o n   t h e   i d e n t i f i c a ti o n   o f tu n a   s u s h i Re s e a r c h   r e s u l ts   s h o wn   th a wi th   a   c h a r a c te r - b a s e d   a n d   B L A S T   i s   a b l e   to   i d e n t i f y th e  t u n a   u p  t o  1 0 0 % . T h e   c o m p o s i ti o n   a p p r o a c h   i s   to   d o   th e   c a l c u l a t i o n s   b a s e d   th e   f r e q u e n c y   c h a r a c te r i s ti c s a p p e a r i n g   f r o m   b a s e   p a i r s   th a m a k e   u p   DNA   s e q u e n c e T h i s   c o m p o s i ti o n   a p p r o a c h   d o e s   n o t n e e d   t o   p e r f o r m   th e   a l i g n m e n o f   e a c h   DNA   s e q u e n c e s   s o   th a th e   ti m e   r e q u i r e d   i s   f a s te r . Ch a r a c te r i s t i c   f r e q u e n c y   c a l c u l a ti o n   c a n   b e   d o n e   b y   u s i n g   k - m e r s K - m e r s   te c h n i q u e   h a s   b e e n u s e d   to   e x tr a c DNA   f e a t u r e s   b y   K a r l i n   a n d   B u r g e   i n   1 9 9 5   [1 2 ],  a n d   s i n c e   th a ti m e   th e te c h n i q u e   i s   u s e d   wi d e l y   wi th   t h e   v a r y i n g   l e n g t h   o f k t h e   g r e a t e r   v a l u e   o f k i s   t h e   m o r e   a c c u r a te c l a s s i f i c a ti o n   r e s u l ts   [1 3 ].   Re s u l ts   f r o m   e x tr a c ti o n   o f   t h e   n e x f e a t u r e   wi l l   b e   th e   i n p u t   v e c to r   f o r c l a s s i f i c a ti o n   a n d   i d e n ti f i c a ti o n S o m e   r e l a te d   r e s e a r c h   h a v e   b e e n   d o n e   a m o n g   o t h e r s   b y W e i t s c h e k e a l . ,   ( 2 0 1 4 )   [ 1 4 b y   u s i n g   a   s u p e r v i s e d   l e a r n i n g   c l a s s i f i c a t i o n   ( S u p p o r V e c to r M a c h i n e   ( S V M ) ,   Na ï v e   B a y e s RI P P E a n d   C4 .5 ) Re s e a r c h   r e s u l ts   s h o w   th a S V M c l a s s i f i c a ti o n   m e th o d   i s   b e t te r   th a n   o th e r s . S e o ( 2 0 1 0 )   [1 5 ]   h a v e   a l s o   b e e n   c o n d u c ti n g   r e s e a r c h o n   th e   c l a s s i f i c a ti o n   o f   n u c l e o ti d e   s e q u e n c e s   u s i n g   S V M th e   r e s u l ts   o b t a i n e d   th a t   th e   S V M   h a s s u c c e s s f u l l y   i d e n t i f i e d   t h e   l o c a t i o n   o f   a   s p e c i f i c   p a tte r n   o n   th e   s p e c i e s T h e r e f o r e i n   th i s r e s e a r c h  S V M   i s  u s e d   a s  a   c l a s s i f i e r  a n d  f e a tu r e  e x tr a c ti o n  k - m e r s  a s  a n  i d e n t i f i e r . T h e   a i m   o th i s   r e s e a r c h   i s   to   i d e n t i f y   tu n a a n d   m a c k e r e l   b a s e d   DNA   b a r c o d e s e q u e n c e s   b y   u s i n g   S V M   a s   a   c l a s s i f i e r   a n d   f r e q u e n c y   o f k - m e r s   a s   i d e n t i f i e r T h i s   s tu d y i d e n ti f i e s  b a s e d   o n  t h e   l e v e l  o f  s p e c i e s . 2 . Re s e a r c h  M e t h o d 2 .1 . D a t a S e t T h e   d a ta   u s e d   i n   t h i s   r e s e a r c h   a r e   s e q u e n c e s   DN A   B a r c o d e tu n a m a c k e r e l   a n d   o th e r s f i s h   ( T a b l e   1 ) T h e   d a ta   i s   ta k e n   f r o m   th e   B O L ( h ttp b o l d s y s te m s .o r g ) B O L a r e   a n i n f o r m a ti c s   w o r k b e n c h   th a h e l p s   th e   a c q u i s i t i o n s t o r a g e a n a l y s i s   a n d   p u b l i c a ti o n   o f   DNA b a r c o d e  r e c o r d s  [1 6 ] . B a r c o d e  D NA   d a t a  i s  r e p r e s e n t e d a s  a  s tr i n g   wi t h  th e  f o r m a t F A S T A  f o r m . 2 .2 . F e a t u r e s  E x t r a c t io n T r a i n i n g   a n d   te s ti n g   d a t a   wi l l   b e   u s e d   a f i r s b y   e x tr a c ti o n   F e a tu r e s F e a t u r e   e x tr a c ti o n m e th o d   u s e d   i s   k - m e r s E x tr a c ti o n   o f   k - m e r s   w i l l   f o r m   th e   c o m p o s i ti o n   a c c o r d i n g   to   th e   a m o u n t o f   d a ta   u s e d A p p e a r a n c e   o f   p a tte r n s   o f k i n   s e q u e n c e s   i s   c a l c u l a te d   b y u s i n g   th e   f o u r   m a i n b a s e s   ( A C,  G ,   a n d   T )   i i s   r a i s e d   to   a   s e r i e s   o f   b a s e   p a i r s   th a wi l l   b e   u s e d   ( A p p e a r a n c e p a tte r n 4   ^ k wi th k   1 )   [1 7 t h e k u s e   i n   th i s   s tu d y   a r e   tr i n u c l e o ti d e   ( 3 - m e r s )   a n d te tr a n u c l e o t i d e   ( 4 - m e r s ) . 2 .3 . D a t a  No r m a liz a t io n T h e u s e d d a ta h a v e v a r i e d   l o n g  s e q u e n c e s . T o  a v o i d   a  g a p  b e t we e n  th e  d a ta   l e n g th  th e n o r m a l i z a t i o n   i s   n e e d e d N o r m a l i z a t i o n   a i m s   to   o b ta i n   d a ta   w i t h   s m a l l e r   v a l u e s   r e p r e s e n ti n g   th e o r i g i n a l   d a ta   wi th o u l o s i n g   i ts   o wn   c h a r a c te r i s ti c s   [ 1 8 ].  T h e   r a n g e   o f   d a t a   v a l u e s   u s e d   i s b e t w e e n   0  a n d  1 .  T h e  f o r m u l a   o f  n o r m a l i z a t i o n  u s e d  i s : Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IS S N: 1 6 9 3 - 6 9 3 0 T E L KO M NIK A V o l . 1 4 ,  No . 2 , J u n e  2 0 1 6 : 7 7 8 7 8 3 7 8 0 No r m a l i z a t i o n  =   ( v a l u e s  x )  /   ( l e n g th  s e q u e n c e s ) ( 1 ) T h e  v a l u e  o f  x  i s  th e  r e s u l o f  f e a tu r e  e x tr a c ti o n  u s i n g   k - m e r s . T a b l e  1 . T h e  d a ta   DNA  b a r c o d e  T u n a M a c k e r e l , a n d   o th e r  f i s h G e n u s S p e c i e s N u m b e r o f D N A B a r c o d e R a t e l e n g t h o f D N A B a r c o d e ( b p ) C l a s s T h u n n u s T . a l b a c o r e s T . a t l a n t i c u s T . t h y n n u s T . a l a l u n g a T . t o n g g o l T . o r i e n t a l i s T . m a c c o y i i T . o b e s u s 9 1 2 8 7 5 7 0 2 7 1 4 1 6 8 8 6 9 5 7 7 7 6 4 7 6 7 5 8 3 1 6 9 1 7 5 2 6 7 9 T h u n n u s S c o m b e r o m o r u s S . c o m m e r s o n S . n i p h o n i u s S . r e g a l i s S . c a v a l l a S . m a c u l a t u s S . m u n r o i S . b r a s i l i e n s i s S . s e m i f a s c i a t u s 4 4 3 9 1 8 1 6 1 4 7 1 8 6 6 2 1 7 0 4 6 8 1 7 4 5 9 2 9 7 4 6 6 8 2 7 7 0 M a c k e r e l C a r c h a r h i n u s C .   l i m b a t u s C .   o b s c u r e s 4 5 3 8 6 7 3 6 6 9 O t h e r f i s h L e p i d o c y b i u m L . f l a v o b r u n n e u m 2 4 6 9 9 L u t j a n u s L .   a n a l i s L .   c a m p e c h a n u s 2 9 1 0 6 5 1 6 5 3 G a d u s G . m a c r o c e p h a l u s 4 5 7 0 6 H y p o s t o m u s H .     p l e c o s t o m u s 3 6 5 8 2 .4 S V M  T r a in in g  a n d  T e s t in g T r a i n i n g   d a t a  th a h a s  b e e n  e x tr a c te d   b y  k - m e r s  w i l l  b e  th e n  p e r f o r m e d  b y   S V M  tr a i n i n g . S V M   wi l l   f i n d   f o r   th e   b e s m o d e l   th a c a n   s e p a r a te   t h e   c l a s s e s S V M   u s e d   i s   f r o m   R p r o g r a m m i n g   l a n g u a g e   wh i c h   a v a i l a b l e   o n   th e   l i b r a r y   e 1 0 7 1 T h i s   S V M   tr a i n i n g i s u s i n g r a d i a l b a s i s   f u n c ti o n   k e r n e l   ( R B F )   a n d   C - c l a s s i f i c a t i o n O p ti m i z a t i o n   p a r a m e te r s   a n d   γ   u s i n g   a   g r i d s e a r c h   wi th   1 0   c r o s s   v a l i d a ti o n   i n   t h e   r a n g e   o f   1 0 - 6 1 0 - 1 f o r   th e   p a r a m e te r   γ   a n d   1 0 - 1 1 0 2 f o r p a r a m e te r   C.  T h e   c h o i c e   o f   p a r a m e te r s   d e te r m i n e s   th e p e r f o r m a n c e   o f   c l a s s i f i e r s   [1 9 a n d   th e c l a s s i f i c a ti o n  r e s u l ts  [ 2 0 ]. M o d e l   o b ta i n e d   f r o m   th e   tr a i n i n g   w i l l   b e   te s te d   u s i n g   te s d a t a   d o w n l o a d e d   f r o m   B O L D a n d   L a b  F P I K  I P B . T e s ti n g   wi l l  i d e n ti f y  t h e  t e s t d a t a  i n t o  th e i r  r e s p e c t i v e  c l a s s e s . 2 .5 A n a l y s is B a s e d   o n   th e   r e s u l ts   o f   S V M   tr a i n i n g   a n d   t e s ti n g th e   r e s u l ts   o b ta i n e d   a r e   th e n   u s e d   to a n a l y z e   th e   p e r f o r m a n c e   o f   S V M In   th e   a n a l y s i s   p h a s e   w i l l   b e   c a l c u l a te d   th e   a c c u r a c y , s e n s i ti v i t y s p e c i f i c i t y a n d   F m e a s u r e   B a s e d   o n   C o n f u s i o n   M a tr i x   t a b l e a s   s h o wn   i n T a b l e   2 . E a c h   wi l l  b e  c a l c u l a t e d   b y   u s i n g   th e  f o r m u l a   ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 )  a n d   ( 6 ) . T a b e l  2 . C o n f u s i o n  M a tr i x P r e d i c t i o n   c l a s s P o s i t i v e N e g a t i v e A c t u a l   c l a s s P o s i t i v e A :   T r u e   P o s i t i v e B   :   F a l s e   N e g a t i v e N e g a t i v e C :   F a l s e   P o s i t i v e D   :   T r u e   N e g a t i v e / = ( 2 ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A IS S N: 1 6 9 3 - 6 9 3 0 Id e n t i f i c a ti o n  o f T u n a  a n d   M a c k e r e l   B a s e d  o n  DN A  B a r c o d e s  u s i n g   S u p p o r V e c to r ( M u l y a ti ) 7 8 1 = ( 3 ) = ( 4 ) = ( 5 ) = ( 6 ) 3 . Re s u lt s a n d   A n a l y s is T h i s   s tu d y   h a s u s e d   7 6 5   B a r c o d e   D NA   d a ta   s e q u e n c e   wh i c h   c o n s i s ts   o f   4 0 9   DNA s e q u e n c e s   t u n a   a n d   1 9 4   DNA   s e q u e n c e s   o f   o th e r   f i s h F o r   th e   t e s ti n g   d a t a d a ta   u s e d   i s   1 4 5 DNA s e q u e n c e s w h i c h   c o n s i s ts   o f   f o u r   tu n a   s p e c i e s   n a m e l y T h u n n u s   a l a l u n g a T h u n n u s a l b a c o r e s T h u n n u s   o b e s u s , a n d T h u n n u s   th y n n u s a n d   o th e r   f i s h   3 2   DN A s e q u e n c e s wh i c h c o n s i s ts  o f  s p e c i e s Ca r c h a r h i n u s  l i m b a tu s , G a d u s  m a c r o c e p h a l u s , Hy p o s to m u s  p l e c o s to m u s . Co n f u s i o n m a tr i x   i s   u s e d   to   e v a l u a te   th e   r e s u l ts   o f   th e   i d e n ti f i c a t i o n   o f   th e   d a ta   b y   u s i n g f r e q u e n c y   tr i n u c l e o ti d e   a n d   te tr a n u c l e o t i d e T o   m e a s u r e   th e   a b i l i t y   o f   S V M   to   i d e n t i f y   D N A b a r c o d e   s e q u e n c e s   i n   t h r e e   s e p a r a te   c l a s s e s   b y   u s i n g   s e n s i t i v i t y   a n d   s p e c i f i c i t y .   S e n s i t i v i t y   i s   a c o m p a r i s o n   o f   th e   tr u e   f i s h   w a s   i d e n t i f i e d   to   th e   to ta l   n u m b e r   o f   a c tu a l   f i s h .   S p e c i f i c i t y   i s c o m p a r i s o n   o f   th e   w r o n g   f i s h   th a s u c c e s s f u l l y   i d e n ti f i e d   c o r r e c tl y T h e   v a l u e   o f   p r e c i s i o n   a n d r e c a l l   a r e   u s e d   t o   m e a s u r e   th e   a b i l i t y   o f   S V M   i n   i d e n ti f y i n g   o n e   c l a s s   o n l y i n   t h i s   c a s e   th e   tu n a , m a c k e r e l , o r  a n y  c l a s s  o th e r  f i s h . F m e a s u r e  i s  m a tr i x  th a i n te g r a te s   p r e c i s i o n  a n d  r e c a l l . F i g u r e   1 . T h e  v a l u e   o f  a c c u r a c y  u s i n g  tr i n u c l e o t i d e  a n d T e tr a n u c l e o t i d e F i g u r e   1   s h o w s   th e   a c c u r a c y   th e   d a ta   b y   u s i n g   tr i n u c l e o t i d e   a n d   te tr a n u c l e o ti d e T h e v a l u e   o f  a c c u r a c y  o b ta i n e d   b y   u s i n g  te tr a n u k l e o t i d e  h i g h e r  th a n  tr i n u c l e o t i d e  i s  8 8 % . T h i s  s h o w s th a th e   p a t te r n   o f   o c c u r r e n c e   o f k o n   th e   e x tr a c ti o n   c h a r a c te r i s ti c s   a f f e c th e   a c c u r a c y wh e r e b y  t h e   g r e a t e r  v a l u e  o f k i s   th e  h i g h e r  a c c u r a c y   o f  th e   i d e n t i f i c a ti o n . T a b l e 3 4 5   a n d   6  s h o w th e p e r f o r m a n c e   o f   S V M   i n   i d e n ti f y i n g   DN A   s e q u e n c e   d a t a   to   th e   d a ta   o f   tu n a m a c k e r e l   a n d   o t h e r f i s h . T a b l e   3   s h o w s   t h e   v a l u e   o f   s e n s i ti v i t y   f o r   e a c h   s p e c i e s   b y   u s i n g   a   f e a tu r e   e x tr a c ti o n tr i n u c l e o t i d e   a n d   te tr a n u c l e o ti d e .   T h e   a v e r a g e   v a l u e   o b ta i n e d   f o r   tr i n u c l e o ti d e   s e n s i ti v i t y   i s 0 .8 2 8 w h i c h   m e a n s   th a a t   l e a s 8 2 . 8 %   o f   f i s h   s p e c i e s   h a v e   b e e n   i d e n ti f i e d   t o   th e   a c tu a l   c l a s s . W h i l e   u s i n g   te tr a n u c l e o t i d e   a v e r a g e   v a l u e   o f   s e n s i ti v i t y   i s   0 .8 9 ,   w h i c h   i s   a b o u 8 9 %   o f   f i s h s p e c i e s   c a n   b e   i d e n ti f i e d   t o   th e   a c tu a l   c l a s s H o w e v e r ,   f o r   s p e c i e s S c o m b e r o m o r u s   c o m m e r s o n h a s   th e   l o we s s e n s i ti v i t y   v a l u e   i s   0 w h i c h   m e a n s   n o n e   o f   th e   s p e c i e s   i d e n t i f i e d i n   t h e   a c tu a l c l a s s r o o m , th i s  i s  c a u s e d  b y   a n  i m b a l a n c e  o f  th e   n u m b e r  o f  s p e c i e s   wi th   o th e r  s p e c i e s . T a b l e   4   s h o w s   th e   v a l u e   o f   s p e c i f i c i t y   f o r   e a c h   s p e c i e s   b y   u s i n g   a   f e a tu r e   e x tr a c ti o n tr i n u c l e o t i d e   a n d   te tr a n u c l e o ti d e T h e   a v e r a g e   v a l u e   o b ta i n e d   f o r   tr i n u c l e o t i d e   s p e c i f i c i t y   w a s 0 .9 7 7 w h i c h   m e a n s   th a a t   l e a s 2 .3 %   o f   f i s h   s p e c i e s   i d e n t i f i e d   to   a   c l a s s   th a i s   n o tr u e W h i l e u s i n g   t h e   a v e r a g e   v a l u e   te tr a n u c l e o t i d e   s p e c i f i c i t y   wa s   0 .9 9 w h i c h   i s   a b o u 1 %   o f   f i s h   s p e c i e s we r e  i d e n ti f i e d  i n  th e   w r o n g  c l a s s . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IS S N: 1 6 9 3 - 6 9 3 0 T E L KO M NIK A V o l . 1 4 ,  No . 2 , J u n e  2 0 1 6 : 7 7 8 7 8 3 7 8 2 T a b l e  3 S e n s i ti v i t y   v a l u e  o n  th e  s p e c i e s   o f  tu n a , m a c k e r e l  a n d   o th e r  f i s h T e s t   D a t a S e n s i t i v i t y T r i n u c l e o t i d e   ( k = 3 ) T e t r a n u c l e o t i d e   ( k =   4 ) C a r c h a r h i n u s   l i m b a t u s 1 . 0 0 1 . 0 0 G a d u s   m a c r o c e p h a l u s 1 . 0 0 1 . 0 0 H y p o s t o m u s   p l e c o s t o m u s 0 . 5 0 0 . 5 0 S c o m b e r o m o r u s   c o m m e r s o n 0 . 0 0 0 . 0 0 T h u n n u s   a l a l u n g a 0 . 9 2 1 . 0 0 T h u n n u s   a l b a c o r e s 0 . 8 0 1 . 0 0 T h u n n u s   o b e s u s 0 . 6 0 0 . 7 5 T h u n n u s   t h y n n u s 0 . 9 8 1 . 0 0 T a b l e  4 S p e c i f i c i t y   v a l u e  o n  th e  s p e c i e s   o f  tu n a , m a c k e r e l  a n d   o th e r  f i s h T e s t   D a t a S p e c i f i c i t y T r i n u c l e o t i d e ( k = 3 ) T e t r a n u c l e o t i d e ( k =   4 ) C a r c h a r h i n u s   l i m b a t u s 1 . 0 0 1 . 0 0 G a d u s   m a c r o c e p h a l u s 1 . 0 0 1 . 0 0 H y p o s t o m u s   p l e c o s t o m u s 1 . 0 0 1 . 0 0 S c o m b e r o m o r u s   c o m m e r s o n 1 . 0 0 1 . 0 0 T h u n n u s   a l a l u n g a 0 . 9 6 0 . 9 8 T h u n n u s   a l b a c o r e s 0 . 9 8 1 . 0 0 T h u n n u s   o b e s u s 0 . 9 6 1 . 0 0 T h u n n u s   t h y n n u s 0 . 9 2 0 . 9 6 T a b l e   5   s h o w s   th e   v a l u e   o f   p r e c i s i o n   f o r   e a c h   s p e c i e s   b y   u s i n g   a   f e a tu r e   e x tr a c ti o n tr i n u c l e o t i d e   a n d   te tr a n u c l e o ti d e T h e   a v e r a g e   v a l u e   o b t a i n e d   f o r   tr i n u c l e o t i d e   p r e c i s i o n   i s 0 .8 7 7 w h i c h   m e a n s   th a a l e a s 8 7 . 7 %   o f   th e   m o d e l   c a n   i d e n t i f y   e x a c tl y   to   th e a c tu a l   c l a s s . W h i l e   u s i n g   t h e   a v e r a g e   t e tr a n u c l e o t i d e   p r e c i s i o n   v a l u e   i s   0 .9 6 ,   m e a n i n g   th a t h e   m o d e l   c a n i d e n ti f y   e x a c tl y   to   th e   a c t u a l   c l a s s   b y   9 6 % L o w e s t   p r e c i s i o n   v a l u e   o w n e d   b y Co m m e r s o n s c o m b e r o m o r u s s p e c i e s  th a t i s  0 . T a b l e  5 P r e c i s i o n   v a l u e  o n th e  s p e c i e s  o f  tu n a , m a c k e r e l  a n d  o t h e r  f i s h T e s t   D a t a P r e c i s i o n T r i n u c l e o t i d e   ( k = 3 ) T e t r a n u c l e o t i d e   ( k =   4 ) C a r c h a r h i n u s   l i m b a t u s 1 . 0 0 1 . 0 0 G a d u s   m a c r o c e p h a l u s 1 . 0 0 1 . 0 0 H y p o s t o m u s   p l e c o s t o m u s 1 . 0 0 1 . 0 0 S c o m b e r o m o r u s   c o m m e r s o n 0 . 0 0 0 . 0 0 T h u n n u s a l a l u n g a 0 . 6 9 0 . 7 9 T h u n n u s   a l b a c o r e s 0 . 9 5 1 . 0 0 T h u n n u s   o b e s u s 0 . 6 0 1 . 0 0 T h u n n u s   t h y n n u s 0 . 9 0 0 . 9 4 T a b l e   6   s h o w s   th e   v a l u e   F m e a s u r e   f o r   e a c h   s p e c i e s   b y   u s i n g   a   f e a tu r e   e x tr a c ti o n tr i n u c l e o t i d e   a n d   te tr a n u c l e o ti d e T h e   a v e r a g e   v a l u e   o b t a i n e d   f o r tr i n u c l e o ti d e   F m e a s u r e   i s 0 .8 3 8 w h i c h  m e a n s  th a t  a l e a s 8 3 .8 %  m o d e l s  c a n   i d e n ti f y  e x a c t l y   to  t h e   a c tu a l  c l a s s . T a b l e  6 . F m e a s u r e  v a l u e  o n  th e  s p e c i e s   o f  tu n a , m a c k e r e l  a n d   o th e r   f i s h T e s t   D a t a F m e a s u r e T r i n u c l e o t i d e   ( k = 3 ) T e t r a n u c l e o t i d e   ( k =   4 ) C a r c h a r h i n u s   l i m b a t u s 1 . 0 0 1 . 0 0 G a d u s   m a c r o c e p h a l u s 1 . 0 0 1 . 0 0 H y p o s t o m u s   p l e c o s t o m u s 0 . 6 7 0 . 6 7 S c o m b e r o m o r u s   c o m m e r s o n 0 . 0 0 0 . 0 0 T h u n n u s   a l a l u n g a 0 . 7 9 0 . 8 8 T h u n n u s   a l b a c o r e s 0 . 8 7 1 . 0 0 T h u n n u s   o b e s u s 0 . 6 0 0 . 8 6 T h u n n u s   t h y n n u s 0 . 9 4 0 . 9 7 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A IS S N: 1 6 9 3 - 6 9 3 0 Id e n t i f i c a ti o n  o f T u n a  a n d   M a c k e r e l   B a s e d  o n  DN A  B a r c o d e s  u s i n g   S u p p o r V e c to r ( M u l y a ti ) 7 8 3 W h i l e   u s i n g   th e   a v e r a g e   te tr a n u c l e o t i d e   F m e a s u r e   v a l u e   i s   0 . 9 1 ,   w h i c h   m e a n s   t h a t h e   m o d e l c a n   i d e n ti f y   e x a c tl y   to   th e   a c tu a l   g r a d e   o f   9 1 % B u t   th e   v a l u e   o f   th e   l o we s F m e a s u r e   a l s o o w n e d  b y Co m m e r s o n   S c o m b e r o m o r u s s p e c i e s  th a t i s  e q u a l  t o  0 . 4 . Co n c lu s i o n T h e   m e th o d   o f   c l a s s i f i c a ti o n   u s i n g   S V M   m o d e l s   i s   s u c c e s s f u l l y   i d e n t i f i e d   DN A   b a c o d e s e q u e n c e s   f o r   s p e c i e s   o f   t u n a   a n d   o t h e r   f i s h   w e l l   b e c a u s e   t h e   v a l u e   o f   s e n s i t i v i t y   a n d   p r e c i s i o n a r e   h i g h b u f o r   m a c k e r e l   f i s h   s p e c i e s  m o d e l s   i s   n o a b l e   to   i d e n ti f y , t h i s   i s   d u e   t o   th e   i m b a l a n c e a m o u n d a t a   b e t w e e n   s p e c i e s   o f   tu n a m a c k e r e l   a n d   o th e r   f i s h T h e   a c c u r a c y   v a l u e s   o b t a i n e d u s i n g   te tr a n u c l e o t i d e   i s   h i g h e r   f r e q u e n c y   c o m p a r e d   t o   tr i n u c l e o ti d e   f r e q u e n c y   t h a i s   e q u a l   t o 8 8 %   th i s   s h o w s   t h a th e   p a tte r n   o f   o c c u r r e n c e   o f k o n   th e   e x tr a c ti o n   c h a r a c te r i s ti c s   a f f e c th e a c c u r a c y w h e r e  b y  t h e  g r e a te r  v a l u e  o f k i s  th e  h i g h e r  a c c u r a c y  o f  th e   i d e n t i f i c a ti o n . Re f e r e n c e s [ 1 ] D u d u   A,   G e o rg e s c u   SE,   Sc h i o t u   AD ,   C a s t a c h e   M .   PC R - R F L M e t h o d   t o   I d e n t i f y   F i s h   Sp e c i e s   o f Ec o n o m i c I m p o rt a n c e . Arc h i v a   Z o o t e c h n i c a .   2 0 1 0 ;   1 3 ( 1 ) :   5 3 - 5 9 . [ 2 ] N u ri l m a l a   M a l a , U s h i o H i d e k i , Ka n e k o G e n . O c h i a i Y o s h i h i ro . As s e s s m e n t   o f   C o m m e r c i a l   Q u a l i t y Ev a l u a t i o n   o f   Y e l l o w f i n   T u n a T h u n n u s a l b a c o re s M e a t   b a s e d   o n   M y o g l o b i n   Pro p e rt i e s . F o o d   Sc i . T e c h n o l . 2 0 1 3 ; 1 9 ( 2 ) :   2 3 7 - 2 4 3 . [ 3 ] BPKP,   Ba d a n   R i s e t   Ke l a u t a n   d a n   Pe ri k a n a n .   Pro t e t   d a n   S t ra t e g i   Pe n g e m b a n g a n   Pe ri k a n a n   T u n a , U d a n g   d a n   R u m p u t   L a u t .   J a k a rt a :   Ba d a n   R i s e t   K e l a u t a n   d a n   Pe ri k a n a n .   2 0 1 3 . [ 4 ] M y e rs   M J .   M o l e c u l a i d e n t i f i c a t i o n   o f   a n i m a l   s p e c i e s   i n   f o o d :   T ra n s i t i o n   f ro m   re s e a r c h   l a b o ra t o ri e s   t o t h e   re g u l a t o ry   l a b o ra t o r i e s . Ve t e ri n a r y   J o u rn a l .   2 0 1 1 ;   1 9 0 :   7 - 8 [ 5 ] C i v e ra   T .   Sp e c i e s   I d e n t i f i c a t i o n   a n d   Sa f e t y   o f F i s h   Pro d u c t s . Ve t e r i n a r y R e s e a rc h   C o m m u n i c a t i o n . 2 0 0 3 ;   2 7 ( 1 ) :   4 8 1 - 4 8 9 . [ 6 ] F i l o n z i   L ,   St e f a n i a   C ,   M a ri n a   V,   F ra n c e s c o   N M .   M o l e c u l a Ba r c o d i n g   R e v e a l s   M i s l a b e l i n g   o f C o m m e r c i a l   F i s h   Pro d u c t s   i n   I t a l y . F o o d   R e s e a rc h   I n t e rn a t i o n a l . 2 0 1 0 ; 4 3 : 1 3 8 3 - 1 3 8 8 . [ 7 ] M a f ra   I ,   F e rre i r a   I M PVO ,   O l i v e i ra   M BPPO .   F o o d   Au t h e n t i c a t i o n   b y   PC R - b a s e d   M e t h o d s . Eu ro p e a n F o o d   R e s e a r c h a n d   T e c h n o l o g y .   2 0 0 8 ;   2 2 7 :   6 4 9 - 6 6 5 . [ 8 ] H e b e rt   PD N ,   C y w i n s k a   A,   B a l l   SL ,   D e w a a rd   J R . Bi o l o g i c a l   i d e n t i f i c a t i o n   t h ro u g h   D N A   b a rc o d e s . Pro c .   R .   S o c .   L o n d .   B.   2 0 1 3 ;   2 7 0 :   3 1 3 - 3 2 1 . [ 9 ] Pa t i   A, H e a t h   L S,   Ky rp i d e s   N C , I v a n o v a   N .   C l a M S:   C l a s s i f i e f o M e t a g e n o m i c   Se q u e n c e s . St a n d a r d s   i n   G e n o m i c   S c i e n c e s . 2 0 1 1 ; 5 : 2 4 8 - 2 5 3 . [ 1 0 ] Be n e d i c t   AM ,   R o s e l y n   D A,   M i n e rv a   F H V,   Sw e e d y   KL P, M u d j e k e e w i s   D S.   D e t e c t i o n   o f M i s l a b e l e d C o m m e r c i a l   F i s h e ry   b y Pro d u c t s   i n   t h e   Ph i l i p p i n e s   U s i n g   D N A Ba rc o d e s   a n d   i t s   I m p l i c a t i o n s   t o   F o o d T ra c e a b i l i t y   a n d   Sa f e t y . F o o d   C o n t ro l .   2 0 1 3 ;   3 3 ( 1 ) :   1 1 9 - 1 2 5 . [ 1 1 ] L o w e n s t e i n   J H , Am a t o   G , Ko l o k o t ro n i s   SO .   T h e   R e a l   M a c c o y i i :   I d e n t i f y i n g   T u n a   Su s h i   w i t h   D N A Ba rc o d e s - C o n t ra s t i n g   C h a ra c t e ri s t i c   At t ri b u t e s   a n d   G e n e t i c   D i s t a n c e s . Pl o O N E . 2 0 0 9 ;   4 ( 1 1 ) :   7 8 6 6 . [ 1 2 ] Ka rl i n   S ,   Bu rg e   C .   D i n u c l e o t i d e   R e l a t i v e   a b u n d a n c e   Ex t re m e s .   G e n o m i c   S i g n a t u re . T re n d s   G e n e t . 1 9 9 5 ;   1 1 :   2 8 3 - 2 9 0 . [ 1 3 ] M c H a rd y   AC ,   M a rt í n   H G ,   T s i ri g o s   A ,   H u g e n h o l t z   P,   R i g o u t s o s   I .   Ac c u ra t e   p h y l o g o n e t i c   c l a s s i f i c a t i o n o f   v a ri a b e l - l e n g t h   D N f ra g m e n t s . N a t u re   M e t h o d s . 2 0 0 7 ;   4 ( 1 ) :   6 3 - 7 2 . [ 1 4 ] W e i t s c h e k   E,   F i s c o n   G , F e l i c i   G .   Su p e rv i s e d   D N Ba r c o d e s   Sp e c i e s   C l a s s i f i c a t i o n :   An a l y s i s , C o m p a r i s o n ,   a n d   R e s u l t s . BM C   Bi o   D a t a   M i n i n g . 2 0 1 4 . [ 1 5 ] S e o   T K. C l a s s i f i c a t i o n   o f   N u c l e o t i d e   Se q u e n c e s   U s i n g   Su p p o rt   V e c t o M a c h i n e s . J o u rn a l   o f m o l e c u l a e v o l u t i o n .   2 0 1 0 ;   7 1 ( 4 ) : 2 5 0 - 2 6 7 . [ 1 6 ] Su j e e v a n   R , H e b e rt PD . Bo l d :   T h e   Ba rc o d e   o f   L i f e   D a t a   Sy s t e m . M o l   Ec o l . 2 0 0 7 ; 7 ( 3 ) :   3 5 5 - 3 6 4 . [ 1 7 ] Ku s u m a W A .   C o m b i n e d   Ap p ro a c h e s   f o I m p ro v i n g   t h e   P e rf o rm a n c e   o f   D e n o v o   D N Se q u e n c e As s e m b l y   a n d   M e t a g e n o m i c   C l a s s i f i c a t i o n   o f   S h o rt s   F r a g m e n t   f ro m   N e x t   G e n e ra t i o n   Se q u e n c e r . D i s e rt a t i o n .   T o k y o :   T o k y o   I n s t i t u t   o f   T e c h n o l o g y ;   2 0 1 2 . [ 1 8 ] H a n   J ,   Ka m b e r   M .   D a t a   m i n i n g : c o n c e p t s   a n d   t e c h n i q u e s .   T h i rd   Ed i t i o n .   N e w   Y o rk   ( U S ) :   M o rg a n k a u f m a a n n   A c a d e m i c   Pr.   2 0 1 2 . [ 1 9 ] Y a n g   Y u ,   L i a n g   Z h o u .   A c o u s t i c   E m i s s i o n   Si g n a l   C l a s s i f i c a t i o n   b a s e d   o n   Su p p o rt   Ve c t o r   M a c h i n e . T EL KO M N I KA I n d o n e s i a n   J o u rn a l   o f   El e c t ri c a l   En g i n e e r i n g .   2 0 1 2 ;   1 0 ( 5 ) :   1 0 2 7 - 1 0 3 2 . [ 2 0 ] W a h y u n i n g ru m ,   R i m a   T ri .   Ef f i c i e n t   Ke rn e l - b a s e d   T w o   D i m e n s i o n a l   Pri n c i p ra l   C o m p o n e n t   An a l y s i s s m i l e   St a g e s   R e c o g n i t i o n . T E L KO M N I KA I n d o n e s i a n   J o u rn a l   o f   El e c t ri c a l   En g i n e e r i n g .   2 0 1 2 :   1 0 ( 1 ) ; 1 1 3 - 1 1 8 . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.