TELKOM NIKA , Vol.14, No .1, March 2 0 1 6 , pp. 245~2 5 3   ISSN: 1693-6 930,  accredited  A  by DIKTI, De cree No: 58/DIK T I/Kep/2013   DOI :  10.12928/TELKOMNIKA.v14i1.2812    245      Re cei v ed O c t ober 7, 20 15;  Revi se d De cem ber 18, 20 15; Accepted  Jan uary 7, 20 16   Hybridizing PSO with SA for Optimizing SVR Applied to  Software Effort Estimation       Dinda Nov i ta sari, Imam Cholissodin, Wa y a n Firdaus Mahmud y   Dept. of Informatics/ Compute r  Science, Bra w i j a y a  Un iversi t y , Mala ng 65 1 4 5   e-mail: id. d in da novitas ari@ gm ail.com,  imamc s @ub.ac.i d, w a yanfm@ ub.ac .id        A b st r a ct   T h is study  in vestigates  Pa rticle Sw ar m  Opti mi z a t i o n  ( PSO) hybrid i z ation w i th S i mu late d  Anne ali ng (SA)  to opti m i z e  S u pport V e ctor M a chi ne (S V R ). T he opti m i z e d   SVR is  used  fo r softw are effort  estimatio n . T he opti m i z a t i on  of SVR co nsist s  of tw o  sub-pr obl e m s that  must be s o lve d  s i multa neo usly;  the   first is inp u t fe ature se lecti o n  that infl uenc e s  me t hod  accu racy an d co mp uting ti me. T h e  next su b-pro b l e m  is find in g o p ti mal SVR  p a ra meter that  eac h  para m eter  g i ve s sign ifica n t i m pact to  metho d  perfor m ance.  T o   dea l w i th a hu ge nu mber of  cand idat e solu tions of  the pr obl e m s, a pow erful ap pro a ch  is requir ed. T h e   prop osed  ap pr oach tak e s a d v antag es of g o od so lu ti on q u a lity fro m  PSO  and  SA. W e  i n troduc e SA b a sed   accepta n ce ru l e  to accept n e w  position i n  P S O. T he SA para m eter se lec t ion is i n troduc ed to i m pr ove the   qua lity as st oc hastic a l g o rith m  is se nsitive   to its  par a m et er. T he co mpa r ative w o rks h a ve b e e n  b e tw een   PSO in  qu ality  of so luti on  an d co mputi ng ti me.  Accord in g  to the  resu lts, the  pro pose d   mode l o u tperfor m s   PSO SVR in quality of solution.     Ke y w ords :   Particle sw arm optimi z a t i on, simulat ed an ne alin g,  sup port vector regress i o n , feature sel e ction,  para m eter opti m i z at io n       Copy right  ©  2016 Un ive r sita s Ah mad  Dah l an . All rig h t s r ese rved .       1. Introduc tion  The m o st  im portant  pa rt o f  softwa r e  p r oject i s  software  effort  esti mation. It det ermin e s  how  many  re sou r ces that  proje c t n eede d and  mu st b e  don e a c curately. If we h a ve big  error  rate   in estimation,  it will lead into big loss su ch  a s  unp redi ctable d e lay time and un expecte d bud ge t.  To preve n t many losse s  in the future , some  ap proache s are  d e velope d to estimate  software  effort. One of  them is m a chine lea r ni ng.  Suppo rt vect or ma chi ne is machi ne le a r ning  algo rith m  introdu ce d b y  Vapnik to solve cla s sification p r obl e m . Due to so lve real wo rl d probl ems,  SVM  wa s develop ed to solve regre s sion a n d  time se rie s  predi ction called SVM base d  reg r e s sion  (SVR). In ord e r to solve n online a r regres sion p r obl e m , SVR mapped data to h i gh dimen s io nal   feature  sp ace u s ing  ke rn el fun c tion. T h is  ke rnel  m u st  satisfy M e rcer conditi on [1] an d o ne of   kernel s is rad i al basi s  fun c tion (RBF ).   In ma chin e l earni ng, feat ure  sele ction  intro d u c ed  a s  a  p r o c e s s  of sel e ctin g  a sub s et  feature fo r u s e in m odel  con s tru c tion.  This p r o c e ss is nee ded f o r SVR  sin c e it can  sim p lify  comp uting p r ocess and   red u ci ng computing   ti me, espe cia lly whe n   co mputing i n   high   dimen s ion a l spa c e. Besi d e s that, prop er pa ramete r setting s ca n influen ce SVR accu ra cy. SVR- RBF ha s pa rameters influ enced its pe rforman c e i. e.  erro r pe nalt y , insensitive  loss, an d ra dial  basi s  [2]. Th o s e m ention e d  above  are  crucial i n   SVR-RBF b e ca use  feature  sele ction influen ce s   SVR pa ramet e r a nd vi ce v e rsa [3]. In th e pa st research, Olivie ra i n vestigated  th e u s e of SV R in   orde r to  do  software  effort  estimatio n  [ 4 ]. It gives p r omi s ing  re sult but  cann o t  guarantee   give   good result since u s in g predefine d  nu mber of f eatu r es a nd pa ra meter mea n s cann ot disco v er  other  option s  that can le a d  into hi ghe r  accuracy  rate .  Nume ro us can d idate of solutio n  can be   gene rated  in  order to  ha ve great n u m ber of  su b s et featu r e  combinatio n a nd va ry ra ng e of   para m eter, if  we u s e en u m eratio n. Ho wever, it  doe s not utilize a fitne ss fu n c tion, and i s   thus  ungui ded, often failing to find goo d sol u tion. Due to  the compl e xity of the prob lem, a powerful   approa ch is  required to get  a good soluti on.       Some sto c ha stic optimi z ati on metho d s  become  alte rnative to sele ct su bset feat ure a n d   optimize  pa ra meter. It gen erate s   can d id ate sol u tion s, involves  obje c tive functio n  to evaluate t h e   quality  of solu tion  so solutio n   searchi ng could be  l ead  i n to a  goo d  so lution. Bra ga  et al p r op ose d   geneti c  alg o ri thm (GA) to o p timize SV R i n  software effort e s timation  [5].  Our p r e v ious  resea r ch  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 14, No. 1, March 2 016 :  245 – 2 5 3   246 prop osed  particle  swa r m  o p timization  (P SO) to  optimi z e SV R in th e same  pro b l e m do main [ 6 ].  Basically, PSO is in spi r ed by flocki ng bird moti on empl oyed  parall e l se arch techniq ues,  exploitation  and explo r ati on. Ho weve r, PSO  has  disa dvantag e ,  trapped in  local mini m u m  becau se pa rticle s move in high veloci ty and  gain prem ature  co nverge nce [7]. On the oth e r  hand,  simulat ed an nealin g  inspi r ed  by pro c e ss  of a nneali ng in  metallurgy, is good in fin d i ng   local o p timu m [8]. Theref ore, this  stu d y invest igat es hyb r idi z ati on PSO with  SA in orde r to   enha nce se a r chi ng  cap a ci ty. This prop ose d  mo d e l is u s ed to o p t imize SVR  para m eter  a nd  sele ct su bset feature ap plie d to softwa r e  effort estimati on.  Several rese arche s  inve stigated SVR optimizatio n  have bee n  done  and  gaine d   promi s in g re sult. Braga et.al [5] investigated GA  appl ication to sel e ct su bset feature an d SVR  para m eter a pplied to sof t ware effo rt estimation. T hey use d  binary co ded  chromo som e  as  solutio n  repre s entatio n for  sub s et fe ature an d  SVR p a ram e ter.  T h eir re sea r ch  reporte d su ccess  to improve S V R pe rforma nce.  Our p r e v ious  re sea r ch [6] inve stig ated PSO  ap plicatio n to  select  sub s et featu r e and SV R p a ram e ter  app lied to softwa r e effort  esti mation. We u s ed  co ntinuo us  value type to  optimize  SVR paramete r  a nd di screte  v a lue type to  select  sub s et f eature. An oth e r  effort has been done by  Adhani  [9], who optimized  SVR  wi th  GAPSO. They are report ed   su ccess to b u ild SVR mo del for predi cting rainfa ll i n  dry se ason . Howeve r, o t her re se arch es   have bee n do ne to investig ate on ho w to  improve PSO perfo rma n ce.  Xue [10] introdu ce d Qo S- based hyb r id  particl e swa r m optimizatio n (G HPSO)  t o  sched ule workflo w  in  clo ud co mputin g .  It  gaine d bette r perfo rma n ce  than PSO. A  re sea r ch  co ndu cted  by Shieh  et.al [11 ]  in modifi cati on  PSO with SA. Their research proposed  SAPSO to  enhance searching capa city algorithm. They  repo rted  pro posed m odel  co uld h a ve  highe r effi ci e n cy, better q uality and fa ster  co nverg ence  than PSO. T herefore,  based on past  researches , this  study proposed  SAPSO SVR applied to  softwa r e effo rt estimation.  By using SA PSO,  can b e  gene rated  m o re o p timize  SVR paramet er ,  better selecte d  feature, an d low cost val ue.      2. Support V ector  Regr es sion  Given trai nin g  data   { x i ,y i },  i  =  1,..., l ;  x i ∈    R d ;   y i ∈ R d   where  x i ,  y i  is i nput  (vector)  and   output (scala r value a s  target). Othe r fo rm s  of altern ative for bia s  to calculatio n  f ( x )  is can be  build solution  lik e bias  as  follows  [1]:        l i k i i i k l i k i i i k k T k x x k y x x y x w y b 1 * 1 * , ,         ( 1 )     x i  is supp ort vector  whe r e | α i   -  α i * | isn’t zero. Equation  f ( x ) ca n be wri tten as follows:       b x x x f l i i i i 1 *         ( 2 )     Lambd a ( λ ) is s c a lar  c o ns tant, with it’s   an augme n ted  factor d e fined  as follows [1 2]:    . ) ) , ( )( ( ) ( 1 2 * l i i i i x x K x f        ( 3 )     2.1. Sequential Algorithm for SVR  Vijayakum a r  has m ade ta ctical  step s throu gh the p r ocess of ite r ation to obt ain the   solutio n  of o p timization  p r oble m s  of a n y natur e  by way of a trade-off on th e value s  of the  weig hts  x i , or  calle d  α i  to m a ke th e results of the  reg r e ssi on b e com e s  clo s er to a c tual valu e. T he  step by step  as follo ws [12 ] :  1. Initialize 0 , 0 * i i . Compute  2 ) , ( ] [ j i ij x x K R      ( 4 )   for  i,j  = 1, …, n   2.  For ea ch training poi nt ( x i ),  i=1  to  n , compute:  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Hybridiz ing PSO with SA f o r Optimiz i ng SVR A pplied to Software Effort … (Din d a  No vitas a ri )   247   n j ij i i i i R y E 1 * ) (         ( 5 )     }. ], ), ( min{max[ * * * i i i i C E        ( 6 )     }. ], ), ( min{max[ i i i i C E        ( 7 )     . * * * i i i           ( 8 )     . i i i            ( 9 )     3.  Rep eat step  2 until meet stop con d ition.      Whe r e lea r ni ng rate  γ  is computed fro m :      matrice   kernel   of   diagonal max constant rate learning        ( 1 0 )     3. Particle Sw arm Optimi z a tion  Particle  swarm optimizatio n wa s intro d u c ed  by Ken n edy and Ebe nhart [13], as a nature   inspi r ed al go rithm. Particl e s a r e defin ed as  soluti on for p r obl em. Develo p i ng by Shi and   Ebenha rt [14 ], PSO is ad ded  by ine r ti a weight  to  i m prove s   pe rforma nce. Ea ch  pa rticle  h a s  positio n and  velocity, and update s  that in ever y iterati ng. The velocity is updated  by:    v ij (t+ 1 ) = wv ij (t) + c 1 r 1j (t)[y ij (t)- x ij (t)]+ c 2 r 2j (t)[ ŷ (t )- x ij (t)]       ( 1 5 )     And its positi on upd ated b y :    x i ( t +1)= x i ( t )+ v i ( t + 1 )          ( 1 6 )     Whe r e  v ij ( t ) i s  velo city of particl e  i  in d i mensi on  j = 1 , ... n  at time  t ,   x ij ( t ) i s  po si tion of  particl e  i  in dimensi on  j  at time  t ,  c 1  and  c 2  are a c cele ration con s ta nts used to scale  contri but ion   of the co gniti ve and  so cial  comp one nts,   r 1j  and  r 2j  are ran dom val ues i n  the ra nge [0,1].  W  is   inertia weight  obtained by:      max max max min max iter iter iter           ( 1 7 )     Whe r e  w ma x  and  w mi n  are maximal and minimum inertia weight ,  iter ma x  is m a ximum   numbe r of it eration s ,  iter  is current  ite r ation  nu mbe r .  Y i  is pe rso nal be st p o si tion of pa rticl e   i   obtaine d by:           t i y f t i x f t i x t i y f t i x f t i y t i y 1 if 1 1 if 1          ( 1 8 )     And  ŷ  repre s ents glo bal b e st po sition o f  particle  i  obt ained by:     Ŷ (t) ∈  {y 0 (t),… , y ns (t)}|f( ŷ (t) ) = m in {f(y 0 (t)), …, f(y ns (t)) }        ( 1 9 )     3.1. Binar y  PSO  Some optimi z ation p r obl e m s are set  in a  spa c e f eaturin g discrete. Kenne d y  and   Ebenha rt [15] prop osed bin a ry PSO in which e a ch  ele m ent of parti cle’s po sition v e ctor  ca n take  on the bina ry value 0 or 1. Ne w velocity of  particle i s  norm a lized b y  sigmoid fun c tion:   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 14, No. 1, March 2 016 :  245 – 2 5 3   248     t v ij ij ij e t v sig t v 1 1         ( 2 0 )     Whe r e  v ij ( t ) is obtained fro m  Equation (15). Using Eq uat ion (1 6), the po sition u pdate chan ge s to:      otherwise 0 1 if 1 1 3 t v sig t r t x ij j ij        ( 2 1 )     Whe r e  r 3j ( t ) ~   U (0,1 ).      4. H y bridiz in g PSO  w i th  SA  A searchi ng  algorith m  ha s two imp o rt ant  com pon e n ts, exploration and  exploitation.  Exploration  mean s algo ri thm sea r ch in differ ent region of se a r chi ng spa c e  to find global  optimum. Exp l oitation mea n s al go rithm l o cali ze  pro m i s ing  area to fi nd be st  soluti on in that  are a .  A good  se arching al gorith m  must  able t o  bala n ce it s  exploratio n a nd exploitatio n , able to  se a r ch   entire  spa c e  and jum p  out  of local opti m um soluti on . By that me ans, it mu st able to imp r o v e  probability and ability of fin d ing global optimum sol u tion.  Initial ran dom  po sition PS O can le ad in to pr e m ature  conve r ge nce, entire  pa rticl e  move   toward  lo cal optimum solu tion  and ca use  we akenin g   exploratio n b e ca use pa rticle ca n’t jump  out   of are a . It is cha r a c teri stic and  wea k ne ss of  PS O. Mean whil e, SA with l o w va riation  of  temperature  para m eter a n d  sea r ching solution re ach equilib rium condition, able  to guarantee  to  find global  optimum. It is enhan ced by metropolis process, ab ility to jump out from l o cal  optimum. Ho wever, it co st s high  comp u t ing time.  Based  on  PSO and  SA ch ara c te risti c  a bove, thi s   study hyb r idize s  PSO  with SA,  combi n e s  PSO parallel p r oce s s and  m o vement me cha n ism  and  SA searchi n g pro c e dure. By  combi n ing th at, this propo sed mo del ab le to find goo d solutio n  in local a nd glob al optimum with   low computin g time.    4.1. Simulated Anne aling Algorithm   Simulated an nealin g is a n  optimizatio n  pro c e ss  ba sed on the  an nea lin g process; the  cooli ng p r o c e ss  of a liquid  or solid an d the analy s is  o f  the behavio r of su bsta nces a s  they co ol.  This alg o rith m is introd uced by Kirkp a trick [ 16]  and inspi r ed  by Metrop olis work about  en ergy   distrib u tion [ 17]. In SA algorith m , m e tropoli s   pro c e ss doe s searchin g sol u tion.  Du ring   the  pro c e ss, di st urba nce me chani sm  (m etropoli s  acce ptance rul e ) d e t er mine s qu al ity of solution  b y   sea r ching a r ound existin g  solution an d  compa r ing n e ighb or soluti on and curre n t solution. T h is   pro c ed ure affects SA abili ty to jump o u t from local  optimum sol u tion. If neighbor  solutio n  is  better than current solutio n  then neigh b o ring  solution  is accepted  as the ne w current solutio n . If  neigh bor  sol u tion is  wo rse than  curre n t solutio n  th en SA will u s e a  pro babil i ty to determi ne   wheth e r a c ce pt this neigh b o ring  solutio n  as ne w curre n t solution o r   not, or reg e n e rate for a  ne w   neighbori ng  solution. The probability mechani sm for  metropoli s  acceptance  rule is defined as   follows :      otherwise if 1 T c x f x f i j b i j e x f x f P        ( 2 2 )     Whe r e  P  is probability,  f ( x j ) i s  neig h bor  solution,   f ( x i ) is  cu rr ent solutio n ,  c b >0 i s   Boltzman n co nstant an d  T  is tempe r ature of the syste m .  T is derived from:     T k+1 = α  x  T 0           ( 2 3 )     Whe r e  α  i s  cooling  rate,  T k+1  is tempe r ature at time  k , an d  T 0  is initial temperature.   While SA is  quite simpl e , it has bee n succe ssfully i m pleme n ted  to solve vario u s combin ato r ial  probl em [18].    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Hybridiz ing PSO with SA f o r Optimiz i ng SVR A pplied to Software Effort … (Din d a  No vitas a ri )   249 5. SAPSO SVR Model   5.1. Particle Repr esen ta tion  In this  study,  SVR  RBF i s  define d  by t he p a ra meter  C  – compl e xity  param eter,  ε   - the   extent to whi c h d e viations are tole rated ,   λ  - augme n ting facto r ,  σ   – width of  RB F ke rnel,  cL R  –  learni ng rate con s tant. The  particle i s  co mpri sed of si x parts:  C,  ε ,  λ ,  σ , c L R  (co n tinuou s-val u ed )  and featu r e s  mask (di s crete-value d ).   T able 1  sh ows the represe n tation of  particl e  i  wi th  dimen s ion  n f +5 whe r e  n f  is the n u m ber  of features. Th e feat ure m a sk i s   Boolean th at “1”  indicates the  feature is  sel e cted a nd “0 ” indicate s fea t ure is not  sel e cted.       Table 1. Parti c le  i  is compo s ed of six pa rts: c,  ε ,  λ ,  ε , cLR  an d feature mask  Con t inu o u s - v al ued  Discrete - v a lu ed   C  ε   λ   σ  cLR   Feat ure  ma sk   X i,1  X i,2  X i,3  X i,4  X i,5  X i,6 , X i, 7   ,...,X i,nf       5.2. Objectiv e Functio n   Obje ctive function is u s ed  to measure how  optim al the gene rate d solution. T here a r e   two types of  obje c tive function: fitness  and cos t. The  highe r fitness value me an s better  soluti on.  The lower cost value me ans bette r solution. In  this study, co st typed is used as obj ecti ve   function  be ca use  the  pu rp ose  of thi s  al gorithm  is  to  minimize e r ro r.  A ccu ra cy  of predictio n  and   numbe r  of sel e cted  featu r e s  a r e  criteri a   use d  to  de sig n  cost  fun c tio n . Thu s , the  p a rticle   with hi gh  accuracy  of  predi ction  an d small n u m ber  of f eatu r es pro d u c e s   a  lo w pre d i c tion error. The  predi ction  error ha s t w o p r edefine d  wei ghts:  W A   fo r accuracy  of p r edi ction (95 % )  and  W F  for the   sele cted feat ure (5%) [19].    n i i i i A F A n MAPE 1 1          ( 2 4 )      F n j j F A n f w MAPE w error F 1        ( 2 5 )     Whe r e  n  is n u mbe r  of data,  A i  is actua l  value and  F i  is predi ction  value for da ta,  f j  is   value of feature ma sk wh ere “1” rep r e s ent s that feature  j  is  sel e cted a nd “0 ” rep r e s ent s  that  feature  j  is no t selecte d  an d  n f  is total nu mber of featu r es.     5.3. SAPSO SVR Algorithms  The SAPSO SVR algorithm is started  by initia lization of particle. Then, cal c ul ate cost  and d e termi n e perso nal b e s t po sition ( pBe s t ) a nd gl o bal be st po siti on ( gB est ). Af ter that, upd ate   veloc i ty and  pos ition. Us ually, PSO aut omatic ally  acc ept  new pos ition, however SAPSO S V R  introdu ce s S A  metropoli s  accepta n ce rule in this  ste p . This rul e  d e termin es  wh ether to a c ce pt  new  po sition  or rege nera t e anothe r candid a te  po sition ba sed  on cost fun c tion differen c e  betwe en ne w and old po si tions. This e nable s  PSO to jump out from lo cal opt imum, impro v e   quality of sol u tion, and i n cre a se rate  of conve r g e n c e. Simulate d ann ealin g  explore s   solu tion  towards dire ction of  pBe s t  an d  gBe s t . The a c cept ance rule a c cept s o r  reje cts  ne w solu tion   based o n  current temp erat ure p a ramete r and  co st val ue differe nce. If candid a te  solutio n  un ab le  pass criteri a  then a ne w po sition  gene rated  u s ing PSO a nd re peate d  until metro polis  accepta n ce rule acce pt ne w po sition o r  uppe r bou nd  of disturban ce is re ached.  By this way, the   model explo r es solution, improve explo r ation  an d sp end low  com puting time si nce u s in g PSO   parall e l pro c e ssi ng.   Bas ed on Figure 1, the whole proc edur e of SAPSO S V R is  des c ribed as  follows :  1.  Normali z ing d a ta usin g   min max min x x x x x n          ( 2 6 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 14, No. 1, March 2 016 :  245 – 2 5 3   250 Whe r e  x  is  the original data from dataset,  x mi n  and  x ma x  is the min i mum an d m a ximum valu e of  origin al data, and  x n  is normalized value.  2.  Dividing data  into k to determine traini ng  and testin g d a ta.  3.  Initializing a p opulatio n of particle  ran d o m ly 0 1 s ,  0 0 1 v i=1,2,… n ,  iter =0.   4. Cal c ulating  cost  of  0 1 s  by averagin g  erro r o v er  k  SVR tra i ning.   5. Upd a ting  pBe s t  and  gBe s t  of each p a rticle.  6.  Upd a ting ine r tia weight.   7.  Rep eat these  steps u n til meet stoppi ng  con d ition   a) Upd a ting  velo city  1 1 iter v and po sition of each pa rticle.   b) Cal c ulating  cost  of  1 1 iter s  by averagin g  erro r o v er  k  SVR tra i ning.   c) Evaluate  ∆ cos t =  iter iter s s 1 1 1 cost cost  an d g e nerate  rand o m  num ber  R [0,1]. If  ∆ co st ≤ 0 ,  then  ac ce p t  new  po s i tion   w i th  pr o b a b i lity O N E. O t h e r w i se ,  1 1 iter s  is   accepte d  based on followi n g  crite r ion:  temp t e cos y probabilit ≥ R. Proceed to  next step if  all new po siti ons a r e a c ce pted or repea t st ep 7.1 until 7.3 for those particl es fai l ed  to  be accepted.  Too many failu res  (i.e. 100 in ou r  study) for same  particl e  will force  the last position will be accepted.   d) Upd a ting  pBe s t  and  gBe s t  of each p a rticle.  e)  Upd a ting ine r tia weight an d temperature, set  iter = iter +1.   8.  If stopping  criteria is  sati sfied, and th en   end iteration .  If not, repe at step 7. In  this  study, stoppi ng crite r ia i s  a  given numb e r of iteration s .  9.  Output the be st solutio n   gBest  and its  co st value.          Figure. 1 Flowchart of SAPSO SVR algorithm  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Hybridiz ing PSO with SA f o r Optimiz i ng SVR A pplied to Software Effort … (Din d a  No vitas a ri )   251 6. Application SAPSO SVR in  Soft w a r e  Effor t  Esti m a tion   6.1. Sim u lation Setting s   This  study si mulates  2 alg o rithm s : PSO SVR and SA PSO SVR progra mmed  u s ing  C#.  For SAPSO  SVR s i mulation, we us e the  s a me para meter and datas e t that is obtained from [6]  that co ndu ct ed PSO SV R  simulatio n . For software effort e s ti mation, the i nputs of SV R a r e   De sha r nai s d a taset [20]. T he De sh arnai s data s et con s ist s  of 81  so ftware p r oje c t s  de scrib ed b y   11 vari able s ,  9 inde pen den t variable s  a n d  2 d epe nde nt variabl es.  For th e si mul a tion, we  de cide  to use 77 p r o j ects d ue to i n com p lete p r ovided features an d 7 inde pend ent varia b les  ( Team Exp ,  Manag erE x p ,  T r an sa c t ions ,  Entities ,  Points Adjus t ,  Env e rgure , and  Poi n tsNonAdju s t ) an d  1  depe ndent va riable  ( Effort ). The PSO paramete r s  we re set as in T able 2.. Firstl y, we run test  to   determi ne  be st pa ram e ter for SA  ( T 0  a nd  α ) the n   si mulation s i s   perfo rmed  an d comp are d   to  other alg o rith ms.       Table 2. PSO  param eter settings  Number of  fold  Population of par ticles  Number of ite r ati ons  Inertia w e ight( w ma x , w mi n )  Acceleration coefficient(c 1 , c 2 )   Parameter sea r c h ing space  10  20  40  (0,9, 0,4 )    (2, 2)   C (0,1 -1500 ),  ε  ( 0 ,001-0,0 09),  σ  ( 0 ,1-4),  λ ( 0 ,01-3 ) ,   cLR  (0,01- 1,75)       6.2. Best Par a meter   In sto c ha stic  algorith m s, p a ram e ters h a v e effe ct to q uality of gen e r ated  sol u tion . In SA,  initial temperature an d co oling rate infl uen ce  its pe rforman c e. By obse r ving p a ram e ters, we  cho o se be st para m eter h a s  lowest cost  in each simul a tion.  Table 3  sh o w ed  simul a tion to ch oo se be st initial temperature  ( T 0 ). Thi s  s i mulation   con d u c ted by incre a si ng tempe r ature b y  10% from 50 up to 90 in each  simu lation and u s e  cooli ng rate a t   0,5.  If  T 0  is too low then  algorithm  has  possibility to  not ex plore, makes  converge  at local optim um. If  T 0   is too high, then  it can increa se co mp uting  time. This table sh owed that   T 0  at 90 give lowe st co st.   Table  4  sh o w ed  si mulati on to  ch oo se  be st coolin g  rate  ( α ).  Thi s  simul a tion con d u c ted  by increa sin g  tempe r atu r e  by 10%  fro m  0,5  up to   0,9 in  ea ch  simulation If  α   is too l o w th en  algorith m  ha s po ssi bility to fail into local optimum solution, rep e a ts cal c ulatio n, and increa se   c o mputing time. If  α  is too  high, the n  it increa se  com puting time. T h is tabl e  sho w ed th at  α   at 0,9   give lowes t  cos t.       Table 3. Para meter setting for initial temperatu r e   i -th  simulation   T 0   50 60 70  80 90  1  0,6084  0,8336  0,5801   0,6096   0,5690   2  0,5706  0,5760  0,7265   0,5975   0,5734   3  0,5992  0,5898  0,5886   0,5848   0,5682   4  0,5610  0,6177  0,6223   0,5875   0,5935   5  0,7475  0,7579  0,6161   0,5795   0,5761   Average  Cost   0,6174  0,6750  0,6267   0,5918   0,5760       Table 4. Para meter setting for cooli ng rate  i -th  simulation   α   0,5  0,6 0,7 0,8  0,9  1  0,5690   0,5861  0,5776  0,5769   0,5659   2  0,5734   0,5957  0,5994  0,6163   0,5563   3  0,5682   0,5898  0,6182  0,6003   0,5748   4  0,5935   0,5765  0,6007  0,5753   0,5575   5  0,5761   0,6013  0,6026  0,5778   0,5628   Average  Cost   0,5760   0,5899  0,5997  0,5893   0,5635   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 14, No. 1, March 2 016 :  245 – 2 5 3   252 6.3. Compari s on Wor k s   By us ing bes t  parameter,  we compare S APSO SVR and PSO SV R  performanc e .  Figure  2 s h owed  c o mparis on of  convergenc e betw een PSO  SVR and SAPSO. It s howed that SAPSO  have faster convergence than PSO SVR. In T able 5, we can see that SAPSO has hi gher  c o mputing time fas t er than PSO SV R but on  the other  hand, SAPSO also c a n have fas t er  conve r ge nce and lo wer  co st than PSO SVR. The erro r differe nce of erro r is bi g, but the hig h   comp uting ti me can  be  compromised.  The  co mput ing time i s   hi gh b e cau s e t he mo del  m u st  repe at sea r ching candid a t e position if  they fail me et the accept ance rule  crit eria an d this is   different with  PSO automat ically acce pt can d idate p o s ition.       Table 5. Simulation re sult   Model   Time (ms )   Op timal ( C,  ε ,  σ ,  c L R ,   λ )  Selected  fea t ur es  Error  PSO-SVR   50238   393,04, 0,09,  0,1 ,  0,01, 1,6669   2 ( PointsAdjust  and  PointsNonAdjust ) 0,5981   SAPSO-SVR   83756   1500, 0,0401 , 0, 3996, 0,01, 0, 01   2 ( Envergu r e,  an d  PointsNonAdjust ) 0,5575       Figure 2. Convergence  curve PSO SVR  and SAPSO      7. Conclusio n   This   s t udy inves t igated the us e of SAPSO fo r optimal  feature  s u bs et s e lec t ion and SVR  para m eters o p timization in  the probl em o f  software  effort es timation. In our s i mulations , we used  De sha r nai s d a taset. We  co mpared ou r result s to PSO-SVR.  From the experi m en t result s, usin g  SA can impro v e perform an ce of PSO. The pro p o s ed  model can co mbine the ad vantage of bo th  algorith m s a n d  gain lo wer  co st than PSO.      Referen ces   [1]  Smola AJ, Scholk opf B. A  T u toria l  on Su p port Vector Re gressi on.  Stati s tics and C o mputin g . 200 4;   14(3): 19 9-2 2 2 .     [2]  W ang W ,  Xu Z ,  Lu W ,  Z hang X. Determ inati on of T he Spre ad Param e ter i n  the Gaussi a n  Kerne l  F o r   Classific a tio n  a nd Re gressi on.   Neuroc o m puti n g . 200 3; 55: 6 43– 66 3.   [3]  Frohlich  H, C h ape lle  O, Sch o lko p f B.  F eature Se lecti on f o r Sup port V e ctor Machi nes  by Mea n s of   Genetic Al gor i t hm . In Proc eedings  15th I EEE  International Conf erence on T ools w i t h  Artificial  Intelli genc e. 20 03: 142- 14 8.   [4]  Oliveira  ALI. E s timation  of s o ft w a r e  pr oj ect effort  w i t h  su pport vect or r egress i on.  N e uroco m putin g .  200 6; 69(1 3 -15 ) : 1749– 53.    [5]  Braga PL, Oliv eira ALI, Meir a  SRL.  A GA-based F eat ure  Selecti on a nd  Para meters O p timi z a ti on for  Supp ort Vector  Regr essio n  A ppli e d  to Softw are Effort Esti mati on . In Pr o c eed ings  of th e 20 08  ACM   S y mp osi u m on  Appli ed Com p uting. F o rtalez a, Ceará, Brazi l , ACM. 2008: 178 8– 179 2.   [6] Novitas a ri  D,  C holiss o d i n I, M ahmu d y  W F . Optimizin g  s upp ort vector r egr essio n  us in g p a rticle s w a r m   optimiz ation f o r soft w a re effo rt estimation.  Sub m itted t o : IAENG Interna t iona l Jo urna l  of Co mp uter   Scienc e . 2 0 15  [7]  Shi Y, Eber hart RC.  Empir i c a l study of p a r ticle sw arm  o p timi z a ti on . In  Procee din g s  of the 19 99  Con g ress on E v oluti onar y C o mputat io n-CE C99. 19 99: 19 45– 19 50.   [8]  Locate lli M. C o nverg ence  pro perties  of simul a t ed a n n eal in g  for contin uo us  glo bal  optimiz ation.  Journal  of Appli ed Pro bab ility . 19 96; 33(4): 11 27 –11 40.   [9]  Adhani G, Buono A, Faqih A. Optimization of  Support Vector Regression using Genetic Algorithm and  0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 3 6 9 1 21 51 82 12 42 7 3 03 33 63 9 Cost Iter a t ion PSO   SVR SAPSO   SVR Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Hybridiz ing PSO with SA f o r Optimiz i ng SVR A pplied to Software Effort … (Din d a  No vitas a ri )   253 Particle  S w arm  Optimizati on f o r R a infa ll  Pre d ictio n  i n   Dr y  Seaso n .  T E LK OMNIKA Indon esia n Jo urn a l   of Electrical En gin eeri n g . 20 1 4 ; 12(11): 7 912 –79 19.   [10]  Xu e S, W u  W .  Sched uli ng W o rkflo w  in  Clo ud  Co mputi ng B a sed o n  H y br id  Particle S w a r m  Algorit hm.  T E LKOMNIKA Indon esi an Jou r nal of Electric al Eng i ne eri n g .  2012; 1 0 (7): 1 560 –1 566.    [11]  Shie h H-L, Kuo C-C, Chia ng  C-M. Modified particle s w a rm optimizatio n alg o rithm  w i th simulate d   ann eal in g be h a vior a nd its  numeric al ver i ficatio n .  Appli e d Mathe m atics  and Co mput ation . 20 11;   218( 8): 436 5–4 383.    [12]  Vijay a kumar  S ,  Wu S.  Sequ entia l Su pp ort Vector C l assi fiers an d R egr essio n . In Pro c eed ings  o f   Internatio na l C onfere n ce o n  Soft Co mputin g (SOCO ‘99). 1999: 61 0– 61 9.   [13] Kenn ed y  J,  Eberh a rt R.  Particle Sw ar m Opti mi z a t i o n . In Proceedings of IEEE International  Confer ence  on  Neura l  Net w or ks. Piscata w a y, NJ. 1995: 194 2–1 94 8.   [14]  Shi Y, Eberhar t R.  A Modified Particle Sw a r m Opti mi z e r . In 1998 IEEE Internat ional Conference on  Evoluti onar y  C o mputati on Pr ocee din g s IEE E  W o rl d C o n g r ess on  Com p utation a l Inte lli genc e. 19 98:   69– 73.   [15]  Kenn ed y J, Eb erhart RC.  A di screte bin a ry versio n of  the particle sw arm a l gorit hm . In Procee din g s o f   the W o rld Mi ult i confer ence  on  S y stemics, C y bern e tics an d Informatics. Pis c ata w a y , NJ. 1 997: 4 1 0 4 – 410 9.   [16]  Kirkpatrick S,  Gelatt CD, Vec c hi MP. Optimi zation  b y  Sim u l a ted A nne ali n g .   Science . 198 3;  220( 45 98) :   671 –6 80.   [17]  Metropo lis N,  Rose nbl uth A W , Rosenb luth  MN, T e lle r AH ,  T e ller E. Eq u a tion  of State  Calcu l ati ons  b y   F a st Computin g Machi nes.  Jo urna l of Che m i c al Physics . 19 53 ;108 7(2 1 ).   [18]  Mahmu d y  W F . Improve d  sim u late d  ann ea li ng for  o p timiz a tion  of v ehic l e ro uting  pr obl em  w i t h  tim e   w i ndo w s (VRP TW).  Kursor . 2014; 7(3): 1 09– 116.    [19] Guo  Y.  A n  Int egrated PSO  for Parame ter  Deter m inati o n  an d F e ature   Selecti on  of S V R a n d  Its  Appl icatio n in  ST LF . In Proceed ings of the  Eighth Intern at i ona l Confer en ce on Mach ine  Learn i ng a n d   C y ber netics. Baod ing. 2 009:  12– 15.   [20]  Sa yya d  Shir ab ad J, Me nzies  T J .  T he PROMI SE Repos itor y of Soft w a re En gi neer in g Data bas e s   [Internet]. School of Info rmation T e chnology   and Engineer ing, Un ivers i t y  of  Ottaw a , Canada. 2005.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.