T E L K O M N I K T elec o m m un ica t io n,  Co m pu t ing ,   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.   18 ,   No .   3 J u n 2 0 2 0 ,   p p .   1 397 ~ 14 05   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   ac cr ed ited   First Gr ad b y   Kem en r is tek d i k ti,  Dec r ee   No : 2 1 /E/KPT /2 0 1 8   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 /TE L KOM NI K A. v 1 8 i3 . 1 4 8 9 0     1397       J o ur na ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   An  impro v emen o G ra m - neg a tive ba cter ia  id enti fic a tion   using  conv o lutiona l neural ne twork  wit h  f ine  t uni ng       B ud i D wi  Sa t o t o 1 I m a m   Ut o y o 2 Riries R ula nin g t y a s 3 ,   E k o   B ud i K ho endo ri 4   1 De p a rtme n o In fo rm a ti o n   S y ste m ,   En g i n e e rin g   F a c u lt y ,   Tru n o j o y o   Un i v e rsity ,   In d o n e sia                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       2 De p a rtme n o Ap p li e d   M a th e m a ti c s,  S a in s a n d   Tec h n o l o g y   F a c u l t y ,   Airlan g g a   U n iv e rsit y ,   I n d o n e si a   3 De p a rtme n o P h y sic s,  S a in s a n d   Tec h n o lo g y   F a c u lt y ,   Airla n g g a   Un iv e rs it y ,   In d o n e sia   4 De p a rtme n o M icr o b i o lo g y ,   M e d ica F a c u lt y ,   Airlan g g a   Un iv e rs it y ,   I n d o n e sia       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 3 0 ,   2 0 1 9   R ev is ed   J an   6 ,   2 0 2 0   Acc ep ted   Feb   2 5 ,   2 0 2 0     T h i s   p a p e r   p r o p o s e s   a n   i m a g e   p r o c e s s i n g   a p p r o a c h   t o   i d e n t i f y   G r a m - n e g a t i v e   b a c t e r i a .   G r a m - n e g a t i v e   b a c t e r i a   a r e   o n e   o f   t h e   b a c t e r i a   t h a t   c a u s e   l u n g   l o b e   d a m a g e - b a c t e r i a l   s a m p l e s   o b t a i n e d   t h r o u g h   s m e a r s   o f   t h e   p a t i e n t ' s   s p u t u m .     T h e   f i r s t   s t e p   b a c t e r i u m   s h o u l d   p a s s   t h e   p a t h o g e n   t e s t   p r o c e s s .   A f t e r   t h a t ,   i t   b r e d   u s i n g   M c   C o n k e y ' s   m e d i a .   T h e   p r o b l e m   f a c e d   i s   t h a t   t h e   p r o c e s s   o f   i d e n t i f y i n g   b a c t e r i a l   o b j e c t s   i s   s t i l l   d o n e   m a n u a l l y   u n d e r   a   f l u o r e s c e n c e   m i c r o s c o p e .     T h e   c o n t r i b u t i o n s   o f f e r e d   f r o m   t h i s   r e s e a r c h   a r e   f o c u s e d   o n   o b s e r v i n g   b a c t e r i a l   m o r p h o l o g y   f o r   t h e   o p e r a t i o n   o f   s e l e c t i n g   s h a p e   f e a t u r e s .   T h e   p r o p o s e d   m e t h o d   i s   a   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   w i t h   f i n e - t u n i n g .   I n   t h e   s t a g e s   o f   t h e   p r o c e s s ,     a   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   o f   t h e   V G G - 1 6   a r c h i t e c t u r e   u s e d   d r o p o u t ,   d a t a   a u g m e n t a t i o n ,   a n d   f i n e - t u n i n g   s t a g e s .   T h e   m a i n   g o a l   o f   t h e   c u r r e n t   r e s e a r c h   w a s   t o   d e t e r m i n e   t h e   m e t h o d   s e l e c t i o n   i s   t o   g e t   a   h i g h   d e g r e e   o f   a c c u r a c y .   T h i s   r e s e a r c h   u s e s   a   t o t a l   s a m p l e   o f   2 5 2 0   i m a g e s   f r o m   2   d i f f e r e n t   c l a s s e s .   T h e   a m o u n t   o f   d a t a   u s e d   a t   e a c h   s t a g e   o f   t r a i n i n g ,   t e s t i n g ,   a n d   v a l i d a t i o n   i s   8 4 0   i m a g e s   w i t h   d i m e n s i o n s   o f   2 5 6 x 2 5 6   p i x e l s ,   a   r e s o l u t i o n   o f   9 6   p o i n t s   p e r   i n c h ,   a n d   a   d e p t h   o f   2 4   b i t s .   T h e   a c c u r a c y   o f   t h e   r e s u l t s   o b t a i n e d   a t   t h e   t r a i n i n g   s t a g e   i s   9 9 . 2 0 % .   K ey w o r d s :   Gr am - n eg ativ b ac ter ia   Gr ap h ics p r o ce s s in g   u n it   Sh ap f ea tu r es   T h VGG - 1 6   co n v o l u tio n al  n eu r al  n etwo r k   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   I m am   Uto y o ,   Dep ar tm en t o f   Ap p lied   Ma th e m atics,     Sain s   an d   T ec h n o lo g y   Facu lty ,     Air lan g g Un iv e r s ity   I r .   H.   So ek a r n o   S tr ee t,  M u ly o r ejo ,   Su r ab ay a ,   I n d o n esia.   E m ail: m . i.u to y o @ f s t.u n air . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N     P n e u m o n i a ,   k n o w n   a s   t h e   w e t   l u n g ,   i s   a n   i n f e c t i o n   t h a t   r e s u l t s   i n   i n f l a m m a t i o n   i n   t h e   a i r b a g   i n   o n e   o r   b o t h   l u n g s .   I n   p n e u m o n i a   p a t i e n t s ,   a   c o l l e c t i o n   o f   s m a l l   a i r   s a c s   a t   t h e   e n d   o f   t h e   r e s p i r a t o r y   t r a c t   i n   t h e   l u n g s   ( a l v e o l i )   w i l l   b e c o m e   i n f e c t e d   a n d   f i l l e d   w i t h   f l u i d   o r   p u s .   A s   a   r e s u l t ,   s u f f e r e r s   e x p e r i e n c e   s h o r t n e s s   o f   b r e a t h ,   c o u g h   w i t h   p h l e g m ,   f e v e r ,   o r   c h i l l s   [ 1 ] .   P n e u m o n i a   i s   o n e   o f   t h e   r e s p i r a t o r y   d i s e a s e s   t h a t   a t t a c k s   t h e   l o w e r   p a r t   o f   t h e   l u n g .   T h i s   d i s e a s e   i s   m o s t l y   c a u s e d   b y   b a c t e r i a ,   w h i c h   r e s u l t s   i n   i n f l a m m a t i o n   o f   t h e   l u n g   a i r b a g .   G r a m - n e g a t i v e   p n e u m o n i a   i s   a   l u n g   i n f e c t i o n   c a u s e d   b y   G r a m - n e g a t i v e   b a c t e r i a   [ 2 ] .   T h e   u s e   o f   t h e   w o r d   G r a m   c o m e s   f r o m     t h e   n a m e   o f   i t s   i n v e n t o r   H a n s   C h r i s t i a n   G r a m   [ 3 ] .   T h e   I n d o n e s i a n   H e a l t h   R e s e a r c h   a n d   D e v e l o p m e n t   A g e n c y   i n   2 0 1 4   c o n d u c t e d   a   n a t i o n a l   s u r v e y   o f   c a u s e s   o f   d e a t h   c a l l e d   t h e   s u r v e y   r e g i s t r a t i o n   s a m p l e   ( S R S ) B a s e d   o n   t h e   w r i t i n g s   o f   W i d o w a t i   i n   2 0 1 5 ,   h e r   r e s e a r c h   s t a t e d   t h a t   t h i s   d a t a   c o l l e c t e d   i n   I n d o n e s i a   c o v e r e d   4 1 , 5 9 0   d e a t h s   t h r o u g h o u t   2 0 1 4 .   D a t a   s h o w s   t h a t   t h e   t e n   m o s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   3 J u n e   2 0 2 0 :    1 3 9 7   -   14 05   1398   c o m m o n   c a u s e s   o f   d e a t h   i n   I n d o n e s i a   a r e   c e r e b r o v a s c u l a r   d i s e a s e   o r   c e r e b r a l   a r t e r y   b l o c k a g e   i n   s t r o k e   p a t i e n t s .   I s c h e m i c   h e a r t   d i s e a s e ,   c o m p l i c a t i o n s   o f   d i a b e t e s   m e l l i t u s ,   r e s p i r a t o r y   t u b e r c u l o s i s ,   h y p e r t e n s i o n   f o l l o w e d   b y   h i g h   b l o o d   p r e s s u r e   w i t h   c o m p l i c a t i o n s   I n f e c t i o n   i n   t h e   r e s p i r a t o r y   t r a c t ,   e s p e c i a l l y   c h r o n i c   o b s t r u c t i v e   p u l m o n a r y   d i s e a s e   ( C O P D ) ,   l i v e r   d i s e a s e ,   t r a f f i c   a c c i d e n t s ,   p n e u m o n i a ,   a n d   d i a r r h e a   o r   g a s t r o e n t e r i t i s   a r e   o r i g i n a t i n g   f r o m     t h e   a p p e a r a n c e   o f   t h e   i n f e c t i o n   [ 4 ] .   T h e   r e s u l t s   o f   p r i m a r y   h e a l t h   r e s e a r c h   i n   2 0 1 8   s h o w   a n   i n c r e a s e   i n     t h e   p r e v a l e n c e   o f   p n e u m o n i a   f r o m   1 . 6 %   t o   2 %   [ 5 ] .   A s   w r i t t e n   b y   L u n a   e t   a l .   i n   2 0 0 1 ,   t o   f i n d   o u t   t h e   c a u s e   o f   p n e u m o n i a ,   f i r s t l y   d o c t o r s   d i a g n o s e   p a t i e n t s   u s i n g   X - r a y s ,   d o c t o r s   c a n   s e e   p a r t s   o f   t h e   l u n g s   a f f e c t e d   b y     t h e   d i s e a s e .   S e c o n d l y ,   t h r o u g h   b l o o d   t e s t s   o r   s p u t u m   t e s t s ,   t h e   b a c t e r i a   o r   v i r u s e s   t h a t   c a u s e   t h i s   h e a l t h   d i s o r d e r   w i l l   b e   s e e n .   T h i r d l y ,   t h e   e x a m i n a t i o n   o f   b l o o d   o x y g e n   l e v e l s .   I f   t h e r e   a r e   s o m e   s e v e r e   s y m p t o m s ,   t h e   d o c t o r   w i l l   r e q u e s t   a n   a n a l y s i s   t h r o u g h   a   C T   s c a n   a n d   t a k e   a   l u n g   f l u i d   c u l t u r e   [ 6 ]   On   th o th er   h an d ,   v is u al  o b s er v atio n s   b y   m ed ical  a n aly s ts   n ee d ed   to   id e n tify   b ac ter ia.   B ased   o n   th e s f in d in g s ,   th c o n tr ib u tio n   o f   th is   r esear ch   is   th u s o f   im ag e   p r o ce s s in g   to   r e p lace   v is u al   r ep r esen tatio n s   u s in g   m ac h in e   lear n in g .   GAP  with   p r ev i o u s   r esear ch   is   n o t   y et  o b tain ed   o p tim al  ac cu r ac y   a t   th s tag o f   b ac ter ial  id en tific atio n .   T h is   r esear ch   u s es  p r im ar y   p atien d ata  f r o m   So eto m o   Ho s p ital  b ec au s th er is   n o en o u g h   s ec o n d ar y   d ata  av ailab le  f r o m   t h in ter n et.   T h co n v o lu tio n al  n eu r al   n etwo r k   alg o r ith m   s elec ts   th r ee   s tag e s ,   in clu d in g   d r o p o u t,   d ata  au g m en tatio n ,   an d   f in d in g   th r ig h f in e - tu n in g .   T h e   tech n ical   n o v elty   is   to   o p tim ize  th n u m b er   o f   p ar am eter s   an d   g et  t h ac cu r ac y   im p r o v em en u s e d   b y   C NN.   B esid es,   th is   r esear ch   u s es  lig h tweig h s o f twar e - b ased   o n   T e n s o r Flo an d   Ker as  u s in g   p y t h o n ,   with   s u p p o r f r o m     th g r ap h ics p r o ce s s in g   u n it .       2.   TH E   P RO P O SE M E T H O AND   AL G O RI T H M   T h is   s ec tio n   co n s is ts   o f   b io lo g ical  in s tr u m en ts   u s ed   to   o b tain   p h o to g r ap h s   an d   m et h o d s   u s e d .     2 . 1 .     G ra s t a ini ng     Gr am - n eg ativ b ac te r ia  ar b ac ter ia  wh en   Gr am   s tain ed ,   ca n n o m ain tain   th cr y s tal  p u r p le  d y s o   th at  th b ac ter ia  r em ain   r ed   wh en   o b s er v e d   u s in g   m ic r o s co p [ 7 ] .   T h Gr am - n eg ati v d if f er e n ce   with   Gr am - p o s itiv is   b ased   o n   d if f er en ce s   in   th ce ll  wall  s tr u ctu r an d   ca n   b ap p lied   u s in g   th Gr am   s tain in g   p r o ce d u r [ 8 ]     2. 2.     E x t r a ct io o f   s ha pe  f ea t ures in im a g pro ce s s ing   Dig ital  im ag p r o c ess in g ,   as   s aid   b y   C r o m e y   in   2 0 1 3   in   h is   r esear ch ,   is   f ield   o f   im a g p r o ce s s in g   r esear ch   th at   s tu d ies  h o w   an   i m ag is   o b tain ed ,   p r o ce s s ed ,   an d   a n aly ze d   s o   th at  it  ca n   f o r m   in f o r m atio n   th at   ca n   b u n d e r s to o d   b y   h u m a n s   [ 9 ] .   Per im eter   is   an   o b ject   b o u n d ar y   th at  is   ca lcu lated   b ase d   o n   th n u m b er   o f   p ix els ar o u n d   th o b ject.   I t c al cu lated   u s in g   r atio   b etwe en   cir cu m f er en ce   ( P )   t o   len g th   ( Lp )   an d   wid th   ( Wp ) .         = ( + )     ( 1 )     T h e   n u m b e r   o f   p i x e l s   i n   t h e   o b j e c t   c a l c u l a t e d .   I t   t o   g e t   t h e   a r e a   v a l u e .   T h e   s h a p e   o f   t h e   o b j e c t   i s   i n   t h e   s a m p l e   i m a g e .   M e t r i c   i s   a   f o r m   f a c t o r / r o u n d n e s s   c i r c l e .   S l i m n e s s   i s   a   r a t i o   o f   l e n g t h   a n d   w i d t h .         (  ) = 4  2   ( 2 )     is   th ar ea   o f   t h o b ject  an d   p   is   th cir cu m f er en ce   [ 10 ] .   E cc en tr icity   is   th e   n u m b er   o f   s p atial  v alu es  o f     th m in o r   ellip s with   th e   f o c u s   d is tan ce   o f   th ce n tr al  o v a o n   th e   cir cle  o b ject.   E cc e n tr icity   r an g e   v alu es  r an g b etwe en   0   an d   1   [ 11 ] .   T h m eth o d   f o r   ca lcu latin g   th E cc en tr icity   illu s tr ated   v alu is   to   lo o k   at    th illu s tr atio n   Fig u r 1 .           Fig u r 1 .   E cc e n tr icity   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         A n   imp r o ve men t o f G r a m - n eg a tive  b a cteria   id en tifi ca tio n   u s in g   co n v o lu tio n a l   n eu r a l…  ( B u d i D w i S a to to )   1399   I t is a  m ea s u r o f   th e   s lo p o f   an   ellip s e.   T h ec ce n tr icity   f o r m u la  wr o te  as  ( 3 ) :     = c a =   ( 3 )     w ith   ec ce n tr icity ,   c   is   th e   d is tan ce   f r o m   t h ce n ter   o f   t h cir cle  to   f o c u s ,   2 = 2 2 ,   =   m ajo r   ax is ,     b   m in o r   a x is .   B y   p a y in g   att en tio n   to   th s h ap e   o f   o b jects   th at  ar o v al  a n d   el o n g ated   t o   f o r m   lin ea r   lin es.    I f   th ec ce n t r icity   v alu a p p r o ac h e s   o n th e n   th o b ject  h as a n   o v al  o r   elo n g ated   s h a p e,   w h ile  th p u r p o s h as  r o u n d   s h ap e,   t h ec ce n tr icity   v alu is   clo s to   0   [ 12 ] .     2. 3.     Co nv o lutio neura l net wo rk   VG G - 16   C N N   i s   a   f o r m   o f   d e v e l o p i n g   m u l t i - l a y e r   p e r c e p t r o n   t h a t   u s e d   t o   c o m p i l e   a n d   p r o c e s s   t w o - d i m e n s i o n a l   d a t a .   I t   c o n s i s t s   o f   n e u r o n s   t h a t   h a v e   s u b s t a n t i a l   f u n c t i o n s ,   b i a s ,   a n d   a c t i v a t i o n   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   2   [ 13 ]   I n   th f u lly   co n n ec ted   lay e r   ar ch itectu r in   VGG1 6 ,   3 x 4 0 9 6   n eu r o n s   ar in   h id d e n   lay er   [ 14 ] .   T h k er n el   co r in s id C NN  alwa y s   s h if t s   with   th co n v o lu tio n   o f   th im ag m atr ix   in p u t.  T h n u m b er   o f   p ix el  ch an g es   th at  o cc u r   in   th k e r n el  is   s k ip p in g   f ac to r   [ 15 ] .   T h o u tp u v alu o f   t h m ap p in g   p r o ce s s   s h o wn   in   ( 4 ) .     = 1 + 1   1 = 1 + 1   +1   ( 4 )     with     ,   Size  o f   f ea tu r m ap s   ,   Size  o f   k er n el   ,   Sk ip p in g   f ac to r s   p   L ay er s   p o s itio n   d u r in g   th p r o ce s s         Featu r E x tr ac tio n   L a y er   Fu lly   C o n n ec ted   lay er     Fig u r 2 .   C o n v o lu tio n al  n eu r a l n etwo r k   VGG - 1 6   ar ch itectu r e       T h p u r p o s e   o f   u s in g   th is   lay er   is   to   m ak t h f ea tu r m a p   h av e   lo wer   r eso lu tio n   [ 16 ] .   T h n ew  m ax - p o o lin g   f ea tu r m a p   r eso lu tio n   ca n   b o b tain e d   b y :     = ma x  ( , )   ( 5 )     w i t h     =   v a l u e   o f   p o o l i n g   m a p ,   ( , )   w i n d o w   f u n c t i o n ,   a n d     =   v a l u e   o f   i n p u t   m a p T h e   e n t i r e   c o n n e c t e d   l a y e r   c o n n e c t s   e a c h   n e u r o n   i n   o n e   l a y e r   w i t h   e a c h   n e u r o n   i n   t h e   o t h e r   l a y e r   [ 17 ] .   I n   g e n e r a l ,   i t   h a s   t h e   s a m e   w o r k   w i t h   t r a d i t i o n a l   m u l t i - l a y e r   p e r c e p t r o n   ( M L P )   n e u r a l   n e t w o r k s   [ 18 ] .   T h e   m a t r i x   t h a t   h a s   b e e n   n o r m a l i z i n g   a n d   p a s s e d   o n   t h e   f u l l y   c o n n e c t e d   l a y e r   i s   t h e n   u s e d   t o   d i s t i n g u i s h   i m a g e s   [ 19 ] .   T h e   n e x t   s t e p   i s   t o   " a l i g n "   o r   r e b u i l d     t h e   f e a t u r e   m a p   i n t o   a   v e c t o r   s h a p e   s o   t h a t   i t   u s e d   a s   i n p u t   t o   t h e   f u l l y   c o n n e c t e d   l a y e r   [ 20 ] .     2 . 3 . 1 .   Dro po uts   Dr o p o u is   p r o ce s s   o f   p r ev en tin g   o v er f itti n g   a n d   also   ac ce ler atin g   th lear n i n g   p r o ce s s .   Dr o p o u r ef er s   to   r em o v i n g   n eu r o n s   in   th f o r m   o f   h id d en   o r   v is ib l lay er s   in   th n etwo r k   [ 21 ] .   T h n eu r o n s   to   b r em o v ed   will b r an d o m ly   s el ec ted .   E ac h   n e u r o n   g a v th p r o b ab ilit y   p ,   wh ich   is   b etwe en   0   an d   1   [ 22 ]         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   3 J u n e   2 0 2 0 :    1 3 9 7   -   14 05   1400   2 . 3 . 2 .   Da t a   a ug m ent a t io n   Data   au g m en tatio n   m a k es  m o d if ied   co p y   o f   ea ch   tr ain in g   d ataset.   I n   th Au g m e n tatio n   p r o ce s s ,     d ata  ch an g ed   f o r   tr an s latio n ,   p o in o f   v iew,   s ize  o r   lig h tin g ,   o r   co m b in atio n   [ 23 ] .   T h e   d ata  au g m en tatio n   p r o ce s s   s h o wed   in   F ig u r 3 .       R o t a t i o n R e f l e c t i o n A d j u s t i n g   c o l o r c o m p o n e n t I n t e n s i t y a d j u s m e n t i n p u t o u t p u t     Fig u r 3 .   Data   a u g m en tatio n       2 . 3 . 3 .   F ine - t un ing   Fin e - tu n in g   m ea n s   tak in g   all  th weig h ts   f r o m   a   n eu r al  n et wo r k   th at  p r ev io u s ly   tr ai n ed   an d   u s in g     it  as  an   in itializatio n   f o r   n ew  m o d el   th at  p r ep ar e d   u s in g   d ata   f r o m   th e   s am d o m ain   b y   r e g u latin g     th lear n in g   r ate  [ 24 ] .   T h p r o ce s s   o f   f in e - tu n in g   as  s h o wn   in   Fig u r 4 .   T h d if f er e n ce   b etwe en   f in e - tu n in g   an d   f ea tu r e x tr ac tio n   i s   th at   it  u s es  o n ly   th weig h ts   o f   th last   n ewly   ad d ed   lay er   t h at  ch an g es  d u r in g     th tr ain in g   p h ase  [ 25 ] .       ( t e s t   i m a g e ) ( o l d   t a s k   1 ) ( o l d   t a s k   m ) . . . . . .                 | | |                   N e w   t a s k i m a g e T a r g e t N e w   t a s k G r o u n d   t r u t h ( r a n d o m   i n i t i a l i z e + t r a i n ) . . . . . .     Fig u r 4 .   Or ig i n al  m o d el  v s   f i n tu n in g   m o d el       3.   RE S E ARCH   M E T H O DS   T h is   r esear ch   u s es  cr o s s - s ec tio n al  d ata  wh er e   d ata  co llectio n   co llected   at  p ar ticu lar   tim e   an d   p lace .   T h r esear ch   s tag b eg in s   b y   g ettin g   s am p le  f r o m   Dr .   So eto m o   Su r ab ay a.   Data   co llectio n   tak es o n y ea r   f o r   5 0   p atien ts   ex p o s ed   t o   Gr am - n eg ativ p n eu m o n ia.   T h ex a m p le  is   th p r im ar y   d ata  o b ta in ed   af ter   p ass in g     an   eth ics  test .   Pre p r o ce s s in g   d ata  is   ca r r ied   o u at   th b eg in n i n g ,   f o llo win g   p r o c ed u r es  in   f o r ce   in     th m icr o b io lo g y   lab o r ato r y .   First,  it  en s u r ed   th at  th s am p le  is   Gr am - n eg ativ p at h o g en ic  b ac ter iu m .   Sam p les  wer s ep ar ated   f r o m   th o r ig in al   s p ec im en s   a n d   b r ed   u s in g   Ma c   C o n k e y   Me d ia   f o r   a   m ax im u m   o f   1 2   h o u r s .   d ay   later ,   th e   s am p le  was  s tain ed   with   G r am   s tain in g   a n d   h ea ted   u n til  it   was  r ea d y   to   b e   u s ed   an d     o b s er v ed   o n   g lass   o b jects.  Ob s er v atio n s   m ad u n d e r   f lu o r escen ce   m icr o s co p r eq u ir e   im m er s io n   o il  as     an   in ter m ed iar y   m ed i u m .     T h in s p ec tio n   o f   s am p le  im ag es  in v o lv es  k n o wled g o f   t h u s o f   len s es  an d   r u les  f o r   v iewin g   s p u tu m   f r o m   ea ch   p atien t,  3 0   p h o to s   tak en   in   th s am way ,   an d   s tan d ar d .   Pictu r es  tak en   u s in g   th C   2 3   Op tilab   v iew  ca m e r h av e   d im en s io n s   o f   2 5 6 0 x 2 0 4 8   p ix els,  r eso lu tio n   o f   9 6   d p i,  with   d ep th   o f   2 4   b its .   Pre p r o ce s s in g   in   th i m ag p r o ce s s in g   s tag b r ea k s   th im ag in to   2 5 6 x 2 5 6   p i x els,  9 6   d p i,  an d   d ep th   o f     2 4   b its .   T h er e   ar e   th r ee   m ain   f o ld e r s ,   in clu d in g   th tr ai n in g   d ata   f o ld e r ,   v alid atio n   f o ld er ,   an d   d ata  test in g   f o ld er .   W ith in   ea ch   f o ld er ,   th er ar two   d if f er en class es,  ea ch   h av in g   4 2 0   d if f er en im ag es,  s o   to tal  o f     2 , 5 2 0   p h o to s   ar n ee d e d .   T h e   s o f twar u s ed   to   co m p ile  is   An ac o n d 4 . 7 . 5   with   Py t h o n   3 . 6 . 8 ,   s u p p o r ted   b y   th Py th o n   lib r ar y   f o r   m ac h in lear n in g ,   Ker as  v er s io n   2 . 2 . 4 ,   an d   th ar tific ial  in tel lig en ce   f r am ewo r k   T en s o r Flo with   v er s io n   1 . 1 4 . 0 .   T h h ar d war u s es  an   I n tel  co r i - 7   lap t o p ,   8 GB   R AM ,   an d   Nv id ia  Ge  f o r ce   GT X1 0 5 0   4 GB   GPU.   T h s t ag es  o f   im ag id en tific atio n   ca r r ied   o u with   c o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k   u s in g   th r ee   p h ases   o f   th p r o ce s s .   Firstl y ,   th d r o p o u t s   u s ed   f o r   r eg u lar izatio n .   S ec o n d ly ,   t h d ata  au g m en tatio n   co n f ig u r atio n   t o   ad d   d ata  v a r iatio n   an d   t h ir d ly   u s o f   f in e - tu n in g   to   im p r o v e   ac cu r ac y   p er f o r m an ce .   T h r esear ch   m e th o d   s h o wed   in   F ig u r 5 .   Af ter   th im ag p r e p ar ed ,   th e   p r im ar y   p r o ce s s   is   im a g p r o ce s s in g   with   au g m en tatio n   a n d   f itti n g .   T h en   th d ata  is   d iv id ed   in t o   test   im ag an d   n o n - test   im a g e.   T h No n - test   im ag in clu d es  tr ain   im ag an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         A n   imp r o ve men t o f G r a m - n eg a tive  b a cteria   id en tifi ca tio n   u s in g   co n v o lu tio n a l   n eu r a l…  ( B u d i D w i S a to to )   1401   im ag v alid atio n .   At  th e   tr ai n   im ag e   s tag e,   th e   m o d el   is   p r ep ar e d   af ter   3 0   iter atio n s   a n d   p a y   atten tio n   to   weig h t a d ju s tm en ts .   I t u s ed   in   th p r o ce s s   o f   ca lc u latin g   th ac cu r ac y   b y   co m p ar in g   it with   th test   im ag e .       S t a r t I n p u t   i m a g e s I m a g e   p r o c e s s i n g I m a g e   a u g m e n t a t i o n   a n d   F i t t i n g T e s t   I m a g e s N o n   T e s t   I m a g e s T r a i n   i m a g e s V a l i d a t i o n   i m a g e s E p o c h   =   0 N e t w o r k   T r a i n i n g E p o c h   =   E p o c h + 1 L o s t   c a l c u l a t i o n   a n d   w e i g h t   a d j u s m e n t V a l i d a t i o n   t e s t i n g E p o c h > = 3 0 N o S a v e   m o d e l M o d e l   a c c u r a c y   c a l c u l a t i o n   a n d   p r e d i c t i o n s A c c u r a c y   c a l c u l a t i o n   Y e s I m a g e   P r e p a r a t i o n     Fig u r 5 .   R esear ch   m eth o d s       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   Fro m   th s tag es  o f   th tr ain in g   p r o ce s s   ca r r ied   o u in   th r esear ch   m eth o d s ,   Gr am - n eg ativ e   b ac ter ial  id en tific atio n   m o d el  f o r m ed .   I t   d e v elo p ed   af ter   th e   tr ain   im ag e   p r o ce s s - th e   t r ain i n g   r esu lt  d ata   u s ed   f o r   v alid atio n   test in g .   T r ain in g   d ata  an d   v ali d atio n   d ata  ar d if f er en d ata.   E ac h   co n s is t s   o f   two   class es  o f   o b ject  im ag es  s o u g h t,   n am el y   th b ac ter iu m   Ps eu d o m o n as  ae r u g in o s a   an d   th b ac ter iu m   Acin eto b ac ter   b au m an ii.  T h r esu lts   o f   th m o d el  f o r m ed   co m p ar ed   with   test in g   d ata.   Fig u r e   6   s h o ws  th p r o ce s s   o f   g ettin g   r ef er en ce   to   th d esire d   s h ap f ea tu r es,  in clu d i n g   th o r i g in al  im ag e,   s eg m en tatio n ,   an d   lab eled   o b jects  in   th im ag e .           Fig u r 6 .   Gr am - n eg ativ e   b ac te r ial  s eg m en tatio n   an d   lab elin g       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   3 J u n e   2 0 2 0 :    1 3 9 7   -   14 05   1402   E x t r a c t i o n   o f   s h a p e   f e a t u r e s   i n   b a c t e r i a l   i m a g e s   a s   s h o w n   i n   T a b l e   1 .   T a b l e   1   u s e d   t o   g e t   t h e   s e l e c t i o n   f e a t u r e .   I m a g e   P r e - p r o c e s s i n g   a n d   s e g m e n t a t i o n   i n   c o n v o l u t i o n   n e u r a l   n e t w o r k s   d o   n o t   r e q u i r e   s p e c i a l   t r e a t m e n t   o f   i m a g e   o b j e c t s   o b t a i n e d   b e c a u s e   t h i s   p r o c e s s   a l r e a d y   i n c l u d e s   i n   t h e   h i d d e n   l a y e r   a r e a .   B y   u s i n g   m o r e   n u m b e r s   o f   s a m p l e s   a f f e c t   t h e   a c c u r a c y   p r o d u c e d .   I n   t h i s   r e s e a r c h ,   t h e   t o t a l   i m a g e s   n e e d e d   a r e   2 5 2 0   d i f f e r e n t   p h o t o s   c o n t a i n e d   i n   3   d a t a   f o l d e r s   f o r   e a c h   c l a s s   o f   b a c t e r i a .   F u r t h e r m o r e ,   t h r e e   s t a g e s   o f   t h e   p r o c e s s   r a n ,   a n d   a   t r i a l   c a r r i e d   o u t     b y   c o n s i d e r i n g   t h e   n u m b e r   o f   i t e r a t i o n s ,   l e a r n i n g   r a t e ,   c o m p u t a t i o n a l   t i m e ,   l o s e   v a l u e ,   a n d   a c c u r a c y   f o l l o w i n g     t h e   f o l l o w i n g   s t a g e s .       T ab le  1 .   E x tr ac tio n   o f   s h ap f ea tu r es in   b ac ter ial  im ag es   O b j e c t   A r e a   P e r i me t e r   M e t r i c   Ec c e n t r i c i t y   1   5 8 3   1 3 0   0 . 4 2   0 . 9 3   2   4 6 9   8 8 . 1   0 . 7 5   0 . 7 6   3   1 4 9   5 2 . 3   0 . 6 8   0 . 8 7   4   1 2 7 4   1 9 9   0 . 4 0   0 . 9 6   5   5 8 2   1 2 6   0 . 4 5   0 . 9 6   6   8 5 8   1 5 3   0 . 4 5   0 . 9 5   7   8 7 2   1 4 3   0 . 5 3   0 . 9 5   8   1 0 5 8   1 6 1   0 . 5 0   0 . 9 5   9   7 8 1   1 2 9   0 . 5 8   0 . 9 2   10   8 6 0   1 4 9   0 . 4 8   0 . 9 5   11   3 6 0   7 2 . 5   0 . 8 6   0 . 5 4       4 . 1 .     Use o f   dro po uts f o re g ula riza t io n   D r o p o u t   i s   a   n e u r a l   n e t w o r k   r e g u l a r i z a t i o n   t e c h n i q u e   i n   w h i c h   s e v e r a l   n e u r o n s   w i l l   b e   r a n d o m l y   s e l e c t e d   a n d   n o t   u s e d   d u r i n g   t h e   t r a i n i n g   p r o c e s s .   D r o p o u t   i n c l u d e   d e n s e   l a y e r   c o n f i g u r a t i o n ,   r e l a y   a n d   s i g m o i d   f u n c t i o n   a c t i v a t i o n ,   e p o c h   =   3 0 ,   b a t c h   s i z e   =   2 0   a n d   l e a r n i n g   r a t e   =   2 . 10 5 .   I n   t h e   3 0 th   i t e r a t i o n   o f   3 0   i t e r a t i o n s   p e r f o r m e d   f o r   3   s e c o n d s   w i t h   1   m s / s t e p ,   t h e   v a l u e   o f   t r a i n i n g   p r o c e s s   l o s s   i s   0 . 1 2 1 3 ,   w i t h   9 6 %   t e s t i n g   a c c u r a c y ,   t h e   a m o u n t   o f   f a i l u r e   i n   t h e   v a l i d a t i o n   p r o c e s s :   0 . 3 3 2 5 ,   a n d   t h e   v a l i d a t i o n   a c c u r a c y   v a l u e   i s   8 3 % .     4 . 2 .     Use o f   da t a   a ug m ent a t i o n   T h e   t e c h n i q u e   u s e d   i s   t o   t a k e   p i c t u r e s   i n   t h e   d a t a s e t   a n d   a p p l y   r a n d o m   t r a n s f o r m a t i o n s ,   n a m e l y   r o t a t i o n ,   a n d   s h i f t ,   t o   p r o d u c e   a d d i t i o n a l   t r a i n i n g   d a t a .   T h e   a i m   i s   t o   p r e v e n t   o v e r f i t t i n g .   a u g m e n t a t i o n   i n c l u d e   e p o c h   =   3 0 ,   s t e p s   p e r   e p o c h   =   1 0 0 ,   b a t c h   s i z e   =   2 0 ,   v a l i d a t i o n _ s t e p s   =   5 0   a n d   l e a r n i n g   r a t e   =   2 . 10 5 .   I n   t h e   3 0 th   i t e r a t i o n   o f   3 0   i t e r a t i o n s   f o r   1 2 1   s e c o n d s   w i t h   a   l o s s   o f   0 . 1 8 9 0 ,   a n   a c c u r a c y   v a l u e   o f   9 2 . 9 5 % ,   a   v a l i d a t i o n _ l o s s   v a l u e   o f   0 . 2 3 6 8 ,   a n d   a   v a l i d a t i o n _ a c c u r a c y   v a l u e   o f   8 9 . 9 0 % .   T h e   a d d i t i o n   o f   a   d e n s e   l a y e r   t o   r u n   a   f u l l   c o n n e c t i o n   n e u r a l   n e t w o r k   a d d s   t o   t h e   n u m b e r   o f   p a r a m e t e r s   n e e d e d .     4 . 3 .     F ine  t un ing   T h e   f i r s t   s t e p   i n   t h e   f i n e - t u n i n g   s t a g e   i s   r e m o v i n g   t h e   s o f t m a x   c l a s s i f i e r   a n d   r e p l a c i n g   i t   w i t h   a   n e w   s o f t m a x   b y   u s i n g   a   r a n d o m   v a l u e .   A   b a c k - p r o p a g a t i o n   a l g o r i t h m   u s e d   t o   t r a i n   t h i s   n e w   l a y e r .   F u r t h e r m o r e ,     t h e   b a c k - p r o p a g a t i o n   a l g o r i t h m   i n   t h e   f i n e - t u n i n g   p r o c e s s   c o r r e c t l y   r e g u l a t e s   t h e   l e v e l   o f   l e a r n i n g   a t   e a c h   l a y e r .   T h i s   l a y e r   r e q u i r e s   a   s i g n i f i c a n t   l e v e l   o f   l e a r n i n g   b e c a u s e   i t   i n i t i a l i z e d   u s i n g   r a n d o m   v a l u e s .   I n   t h e   n e x t   r e m a i n s   l a y e r ,   t h e   n e t w o r k   m a i n t a i n s   t h e   p a r a m e t e r s   t h a t   h a v e   u s e d   o n   t h e   p r e v i o u s   n e t w o r k .   I t   r e q u i r e d   t h e   v a l u e   o f     t h e   l e a r n i n g   r a t e   t h a t   i s   n o t   t o o   l a r g e   o r   s l o w   b e c a u s e   t h e   n e t w o r k   w i l l   t r a n s f e r   k n o w l e d g e   t h a t   h a s   p r e v i o u s l y   l e a r n e d   t o   t h e   n e w   s y s t e m .   S e t t i n g   t h e   l e a r n i n g   r a t e   l e v e l   i s   n o t   d i r e c t e d   f a s t   w i t h   v a l u e s   c l o s e   t o   z e r o   i n   a l l   l a y e r s   b y   o p t i m i z i n g   a g a i n   a t   a   s l o w e r   s p e e d .     I n   t h e   f i ne - t u n i n g   s t r a t e g y ,   a l l   w e i g h t s   c h a n g e d   w h e n   r u n n i n g   n e w   t r a i n i n g   e x c e p t   a t   t h e   l a s t   l a y e r   w e i g h t s   f o r   t h e   o r i g i n a l   a s s i g n m e n t .   F i n e - t u n i n g   c o n s i s t s   o f   s e v e r a l   l a y e r s   o f   m o d e l s   t h a t   u s e d   t o   e x t r a c t   f e a t u r e s   a n d   t o g e t h e r   t r a i n   t h e   t w o   p a r t s   o f   t h e   n e w l y   a d d e d   m o d e l   ( w i t h   a   f u l l y   c o n n e c t e d   c l a s s i f i e r ) .   F i n e - t u n i n g   i n c l u d e   e p o c h   =   1 0 0 ,   s t e p   f o r   e a c h   e p o c h   =   1 0 0 ,   v a l i d a t i o n _ s t e p s   =   5 0   a n d   l e a r n i n g   r a t e   =   1 . 10 5 .   F r o m   t h i s   s t e p   p r o c e s s ,     t h e   t o t a l   p a r a m e t e r s   c a n   b e   r e d u c e d   f r o m   1 6 , 8 1 2 , 3 5 3   a t   t h e   d a t a   a u g m e n t a t i o n   s t a g e   t o   1 4 , 7 1 4 , 6 8 8 .   F r o m   1 0 0   i t e r a t i o n s ,   i t   t a k e s   1 5 4   s e c o n d s   w i t h   2   s e c o n d s / s t e p ,   t h e   v a l u e   o f   t h e   l o s s   i s   0 . 0 2 2 7 ,   a n d   t h e   a m o u n t   o f   t e s t i n g   a c c u r a c y   i s   9 9 . 2 0 % ,   t h e   c o s t   o f   v a l i d a t i o n   i s   l o s t   0 . 0 8 1 4 ,   a n d   t h e   c o s t   o f   v a l i d a t i o n   a c c u r a c y   i s   9 7 . 2 0 %   s h o w n   i n   F i g u r e   7 .     4 . 4 .     T im c o m s um ing   a nd   c o m pa riso n bet wee n m et ho d   T h e r e   a r e   f o u r   s c e n a r i o s   u s e d   t o   g e t   t h e   a v e r a g e   v a l u e   o f   t i m e   r e q u i r e d   t o   r u n   a   p r o g r a m   w i t h   a   t h r e e - s t a g e   p r o c e s s .   T h e   s t a g e s   i n c l u d e   d r o p o u t ,   d a t a   a u g m e n t a t i o n ,   a n d   f i n e - t u n i n g - t h e   t i m e   n e e d e d   f o r   e a c h   o f   t h e s e   s t a g es   s h o w n   i n   T a b l e   2   i n   t h e   f i n e - t u n i n g   s t a g e - t r a i n e d   u s i n g   2 5 ,   5 0 ,   7 5 ,   a n d   1 0 0   o f   a n   i t e r a t i o n .   T h e   c o m p a r i s o n   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         A n   imp r o ve men t o f G r a m - n eg a tive  b a cteria   id en tifi ca tio n   u s in g   co n v o lu tio n a l   n eu r a l…  ( B u d i D w i S a to to )   1403   p r e c i s i o n   s h o w n   i n   T a b l e   3 .   D a t a   o b t a i n e d   f r o m   t h e   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   o u t p u t   t e s t e d   u s i n g   W E K A   T o o l s   i n     t h e   c l a s s i f i c a t i o n   p r o c e s s .   A l s o ,   t h i s   t a b l e   r e f e r s   t o   a   c o m p a r a t i v e   p a p e r   w r i t t e n   b y   G i o v a n n i   T u r r a ,   e n t i t l e d   i d e n t i f i c a t i o n   o f   h y p e r s p e c t r a l   b a c t e r i a   u s i n g   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s   i n   t h e   p r o b l e m   o f   D i g i t a l   M i c r o b i o l o g y ,   S p r i n g e r   L i n k ,   2 017.   F r o m   T a b l e   3 ,   i t   a p p e a r s   t h a t   C N N   i s   a t   t h e   f o r e f r o n t   o f   p e r f o r m a n c e   a c c u r a c y .   H o w e v e r ,   a n o t h e r   t h i n g   t o   c o n s i d e r   i s   t h e   a m o u n t   o f   d a t a   u s e d .   T h e   m o r e   d a t a   a n d   i t e r a t i o n   u s e d ,   t h e   h i g h e r     t h e   a c c u r a c y   v a l u e .   A n o t h e r   c o n s i d e r a t i o n   n e e d e d   i s   c o m p u t a t i o n a l   t i m e   i n   t h e   t r a i n i n g   p r o c e s s .   T h e   a d v e n t   o f   g r a p h i c s   p r o c e s s i n g   u n i t   t e c h n o l o g y   m a k e s   i m a g e   p r o c e s s i n g   e a s i e r .   B e s i d e s ,   n o t   a l l   b u s i n e s s   p r o c e s s e s   r e q u i r e   h i g h   a c c u r a c y ,   b u t   i n s t e a d ,   f a s t   s e r v i c e   i s   n e e d e d .           Fig u r 7 .   Acc u r ac y   o f   th tr ai n in g   p r o ce s s   an d   v alid atio n   wi th   f in tu n i n g       T ab le  2 .   T im c o n s u m in g   S c e n a r i o   D r o p o u t   D a t a   a u g m e n t a t i o n   F i n e   t u n i n g   A c c u r a c y   Ti me   ( m)   H o u r s ( h )   E p o c h   T i me   ( m)   E p o c h   T i me   ( m)   E p o c h   T i me   ( m)   S c e n a r i o   1   30   0 . 5   30   12   25   12   9 9 . 5 0   2 4 . 5 0   0 . 4 1   S c e n a r i o   2   30   0 . 7   30   13   50   27   9 9 . 3 0   4 0 . 7 0   0 . 6 8   S c e n a r i o   3   30   0 . 9   30   14   75   51   9 9 . 4 0   6 5 . 9 0   1 . 1 0   S c e n a r i o   4   30   0 . 8   30   11   1 0 0   80   9 9 . 2 0   9 1 . 8 0   1 . 5 3   TO TA L   2 2 2 . 9 0   3 . 7 2       T ab le  3 .   C o m p a r is o n   b etwe en   m eth o d   C l a s si f i c a t i o n   M e t h o d   A v e r a g e   A c c u r a c y   D e c i s i o n   t r e e   9 1 . 0 0 %   R a n d o f o r e s t   9 3 . 8 0 %   Ex t r e me   l e a r n i n g   mac h i n e   9 6 . 7 1 %   S u p p o r t   v e c t o r   ma c h i n e   9 9 . 0 0 %   Th i s   p u r p o s e   m e t h o d   C N N   9 9 . 2 0 %       5.   CO NCLU SI O N   T h is   r esear ch   aim ed   to   d esig n   an d   ev alu ate  Gr am - n eg at iv b ac ter ial  id en tific atio n   m o d el  u s in g     an   im ag p r o ce s s in g   ap p r o ac h .   T h co n tr ast  with   p r ev i o u s   r esear ch   is   th at  th id en tific atio n   p r o ce s s   s till   u s e s   m an u al  m et h o d s ,   n am ely   v is u al  o b s er v atio n .   T h c o n tr ib u ti o n   p r o p o s ed   b y   t h is   r esear ch   is   th s elec tio n   o f   th r ig h m ac h in lear n in g   wh en   co m p ar e d   with   p r ev io u s   m eth o d s   with   h ig h   ac cu r ac y .   T h is   r esear ch   u s es   p r im ar y   s am p les  o f   Gr am - n eg ativ b ac ter ial  p n e u m o n ia   p at ien ts   f o r   tr ain in g ,   test in g ,   a n d   v alid a tio n   o f   ea ch   class   to tal in g   8 4 0   im ag es  s o   th at  th to tal  im ag es  u s ed   b y   2 , 5 2 0   im ag es  d if f er   with   an   im ag s ize  o f     2 5 6 x 2 5 6   p ix els,   9 6   d p i,   2 4   d ep th   o f   b its .   T h e   th r ee - s tag es   p r o ce s s   u s ed   d r o p o u t,  d ata  au g m en tatio n ,   an d     f in e - tu n in g .   T h T e ch n ical  r esu lts   o f   th is   r esear ch   i n d icate   t h at  th v alu e   o f   th p er f o r m an ce   o f   co n v o lu tio n al   n eu r al  n etwo r k s   u s in g   d r o p o u ts   at  th d ata   test in g   s tag s h o ws  v alu o f   9 6 %,  th e   a cc u r ac y   o f   th d ata   au g m en tatio n   p r o ce s s   is   9 2 . 9 5 %.  T h s ig n if ican ce   o f   th r esu lts   o b tain ed   af ter   u s in g   f in e - tu n in g   is   9 9 . 2 0 %.  T h ese  f in d in g s   en h an ce   im p r o v em en t   C NN  u s in g   f i n e - tu n in g .   T h c o m p u tatio n al  tim e   f o r   ea ch   tr ain in g   p r o ce s s   is   ar o u n d   o n h o u r   p e r   s ce n ar io .   Un til  n o w,   t h er h a s   b ee n   n o   p a p er   th at  d is cu s s es   th co m p ar is o n   o f   th tr ain in g   p r o ce s s   tim e.   Fu r th er   wo r k   n ee d s   to   d o   is   estab lis h   wh eth er   th er ar im p r o v em en ts   m eth o d s   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   3 J u n e   2 0 2 0 :    1 3 9 7   -   14 05   1404   m in im ize  th co m p u tatio n al  t im o f   th tr ain in g   p r o ce s s   b y   r ed u cin g   th n u m b er   o f   p ar am eter s   o r   m ak in g   lay er   m o d i f icatio n s   to   th c o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k   lay e r .       ACK NO WL E DG E M E NT S   T h an k   y o u   t o   th Dr .   So et o m o   Ho s p ital m icr o b io lo g y   lab   tea m   in   Su r ab a y f o r   s u p p o r tin g   p r im ar y   d ata  an d   p r o m o ter s   an d   c o - p r o m o ter s   wh o   h a v allo wed   th is   p u b licatio n .       RE F E R E NC E   [ 1 ]   P i f a r r e ,   R . ,   e t   a l .   " C h a r a c t e r i s t i c s   o f   c o m m u n i t y - a c q u i r e d   p n e u m o n i a   i n   p a t i e n t s   w i t h   c h r o n i c   o b s t r u c t i v e   p u l m o n a r y   d i s e a s e , R e s p i r a t o r y   M e d i c i n e ,   v o l .   1 0 1 ,   n o .   1 0 ,   p p .   2 1 3 9 - 2 1 4 4 ,   2 0 0 7 .   [ 2 ]   F r e n c h   a n d   C .   A .   " C h a p t e r   2 - R e s p i r a t o r y   T r a c t ,   i n   C y t o l o g y   ( T h i r d   E d i t i o n ) , "   P h i l a d e l p h i a .   W . B .   S a u n d e r s ,     p p .   6 5 - 103 ,   2 0 0 9 .   [ 3 ]   F a r z a n e h   D e h g h a n ,   e t   a l . ,   " R e s i s t a n c e   o f   G r a m   n e g a t i v e   b a c t e r i a   i n   h o s p i t a l   a c q u i r e d   p n e u m o n i a :   a   p r o s p e c t i v e   s t u d y ,   T h e   B r a z i l i a n   J o u r n a l   o f   I n f e c t i o u s   D i s e a s e s ,   v o l .   2 0 ,   n o .   1 ,   p p .   1 1 3 - 1 1 4 ,   2 0 1 6 .   [ 4 ]   S c h r ö d e r s ,   J . ,   S .   W a l l ,   e t   a l .   " H o w   i s   I n d o n e s i a   c o p i n g   w i t h   i t s   e p i d e m i c   o f   c h r o n i c   n o n c o m m u n i c a b l e   d i s e a s e s ?     A   s y s t e m a t i c   r e v i e w   w i t h   m e t a - a n a l y s i s , P l o S   o n e ,   v o l .   1 2 ,   n o .   6 ,   2017.   [ 5 ]   L o n g ,   B . ,   D .   L o n g ,   a n d   A .   K o y f m a n .   " E m e r g e n c y   M e d i c i n e   E v a l u a t i o n   o f   C o m m u n i t y - A c q u i r e d   P n e u m o n i a :   H i s t o r y ,   E x a m i n a t i o n ,   I m a g i n g   a n d   L a b o r a t o r y   A s s e s s m e n t ,   a n d   R i s k   S c o r e s , T h e   J o u r n a l   o f   E m e r g e n c y   M e d i c i n e ,   v o l .   5 3 ,   n o .   5 ,   p p .   6 4 2 - 6 5 2 ,   2 0 1 7 .   [ 6 ]   S o u z a - O l i v e i r a ,   A .   C . ,   T .   M .   C u n h a e t   a l .   " V e n t i l a t o r - a s s o c i a t e d   p n e u m o n i a :   t h e   i n f l u e n c e   o f   b a c t e r i a l   r e s i s t a n c e ,   p r e s c r i p t i o n   e r r o r s ,   a n d   d e - e s c a l a t i o n   o f   a n t i m i c r o b i a l   t h e r a p y   o n   m o r t a l i t y   r a t e s , T h e   B r a z i l i a n   J o u r n a l   o f   I n f e c t i o u s   D i s e a s e s ,   v o l .   20,   n o .   5 ,   p p .   4 3 7 - 4 4 3 ,   2 0 1 6 .   [ 7 ]   M i l l e r ,   S .   I.   a n d   N .   R .   S a l a m a .   " T h e   G r a m - n e g a t i v e   b a c t e r i a l   p e r i p l a s m :   S i z e   m a t t e r s , P L o S   b i o l o g y ,   v o l .   1 6 ,   n o .   1 ,   J a n u a r y   2018.   [ 8 ]   Z h e n g ,   L . ,   Y .   L i n e t   a l .   " B i o g e n e s i s ,   t r a n s p o r t   a n d   r e m o d e l i n g   o f   l y s o p h o s p h o l i p i d s   i n   G r a m - n e g a t i v e   b a c t e r i a , B i o c h i m i c a   e t   B i o p h y s i c a   A c t a   ( B B A ) - M o l e c u l a r   a n d   C e l l   B i o l o g y   o f   L i p i d s ,   v o l .   1 8 6 2 ,   n o .   1 1 ,   p p .   1 4 0 4 - 1 4 1 3 ,   2 0 1 7 .   [ 9 ]   C r o m e y ,   D .   W .   " D i g i t a l   i m a g e s   a r e   d a t a :   a n d   s h o u l d   b e   t r e a t e d   a s   s u c h , M e t h o d s   i n   m o l e c u l a r   b i o l o g y   ( C l i f t o n ,   N .   J . ) ,   v o l .   9 3 1 ,   p p .   1 - 2 7 ,   2 0 1 3 .   [ 1 0 ]   C r u z - M a t í a s ,   e t   a l .   " S p h e r i c i t y   a n d   r o u n d n e s s   c o m p u t a t i o n   f o r   p a r t i c l e s   u s i n g   t h e   e x t r e m e   v e r t i c e s   m o d e l , J o u r n a l   o f   C o m p u t a t i o n a l   S c i e n c e ,   v o l .   3 0 ,   p p .   2 8 - 4 0 ,   2 0 1 9 .   [ 1 1 ]   W ä l d c h e n ,   J .   a n d   P .   M ä d e r .   " P l a n t   S p e c i e s   I d e n t i f i c a t i o n   U s i n g   C o m p u t e r   V i s i o n   T e c h n i q u e s :   A   S y s t e m a t i c   L i t e r a t u r e   R e v i e w , A r c h i v e s   o f   c o m p u t a t i o n a l   m e t h o d s   i n   e n g i n e e r i n g   :   s t a t e   o f   t h e   a r t   r e v i e w s ,   v o l .   2 5 ,   n o .   2 ,   p p .   5 0 7 - 5 4 3 ,   2 0 1 8 .   [ 1 2 ]   K u m a r ,   P . ,   E .   R .   B e l c h a m b e r ,   a n d   S .   J .   M i k l a v c i c .   " P r e - p r o c e s s i n g   b y   d a t a   a u g m e n t a t i o n   f o r   i m p r o v e d   e l l i p s e   f i t t i n g , P l o S   o n e ,   v o l .   1 3 ,   n o .   5 ,   2018.   [ 1 3 ]   T r a o r e ,   B .   B . ,   B .   K a m s u - F o g u e m ,   a n d   F .   T a n g a r a .   " D e e p   c o n v o l u t i o n   n e u r a l   n e t w o r k   f o r   i m a g e   r e c o g n i t i o n , E c o l o g i c a l   I n f o r m a t i c s ,   v o l .   4 8 ,   p p .   2 5 7 - 2 6 8 ,   2 0 1 8 .   [ 1 4 ]   B y c h k o v ,   D . ,   e t   a l .   " D e e p   l e a r n i n g   b a s e d   t i s s u e   a n a l y s i s   p r e d i c t s   o u t c o m e   i n   c o l o r e c t a l   c a n c e r , S c i e n t i f i c   R e p o r t s ,   v o l .   8 ,   n o .   1 ,   p p .   1 - 11 ,   2 0 1 8 .   [ 1 5 ]   S p a s o v ,   S . ,   L .   P a s s a m o n t i ,   e t   a l .   " A   p a r a m e t e r - e f f i c i e n t   d e e p   l e a r n i n g   a p p r o a c h   t o   p r e d i c t   c o n v e r s i o n   f r o m   m i l d   c o g n i t i v e   i m p a i r m e n t   t o   A l z h e i m e r ' s   d i s e a s e , N e u r o I m a g e ,   v o l .   1 8 9 ,   p p .   2 7 6 - 2 8 7 ,   2 0 1 9 .   [ 1 6 ]   A n d r e a r c z y k ,   V .   a n d   P .   F .   W h e l a n .   " C h a p t e r   4 - D e e p   L e a r n i n g   i n   T e x t u r e   A n a l y s i s   a n d   I t s   A p p l i c a t i o n   t o   T i s s u e   I m a g e   C l a s s i f i c a t i o n , "   B i o m e d i c a l   T e x t u r e   A n a l y s i s A c a d e m i c   P r e s s ,   p p .   9 5 - 129 ,   2 0 1 7 .   [ 1 7 ]   W a n g ,   W . ,   L .   Z h u ,   a n d   B .   G u o .   " R e l i a b l e   i d e n t i f i c a t i o n   o f   r e d u n d a n t   k e r n e l s   f o r   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   c o m p r e s s i o n , J o u r n a l   o f   V i s u a l   C o m m u n i c a t i o n   a n d   I m a g e   R e p r e s e n t a t i o n ,   v o l .   6 3 ,   p p .   1 0 2 5 8 2 ,   2 0 1 9 .   [ 1 8 ]   K o t u ,   V .   a n d   B .   D e s h p a n d e ,   " C h a p t e r   1 0 - D e e p   L e a r n i n g ,   i n   D a t a   S c i e n c e   ( S e c o n d   E d i t i o n )   M o r g a n   K a u f m a n n , "     p p .   3 0 7 - 342 ,   2 0 1 9 .   [ 1 9 ]   M o r i ,   S .   " D e e p   a r c h i t e c t u r e   n e u r a l   n e t w o r k - b a s e d   r e a l - t i m e   i m a g e   p r o c e s s i n g   f o r   i m a g e - g u i d e d   r a d i o t h e r a p y , P h y s i c a   M e d i c a ,   v o l .   4 0 ,   p p .   7 9 - 8 7 ,   2 0 1 7 .   [ 2 0 ]   L v ,   M . ,   W .   X u ,   a n d   T .   C h e n .   " A   H y b r i d   D e e p   C o n v o l u t i o n a l   a n d   R e c u r r e n t   N e u r a l   N e t w o r k   f o r   C o m p l e x   A c t i v i t y   R e c o g n i t i o n   U s i n g   M u l t i m o d a l   S e n s o r s , N e u r o c o m p u t i n g ,   v o l .   362 p p .   33 - 40 ,   2 0 1 9 .   [ 2 1 ]   S h i n ,   H . - C . ,   L .   L u ,   a n d   R .   M .   S u m m e r s .   " C h a p t e r   1 7   -   N a t u r a l   L a n g u a g e   P r o c e s s i n g   f o r   L a r g e - S c a l e   M e d i c a l   I m a g e   A n a l y s i s   U s i n g   D e e p   L e a r n i n g , "   D e e p   L e a r n i n g   f o r   M e d i c a l   I m a g e   A n a l y s i s A c a d e m i c   P r e s s ,   p p .   4 0 5 - 421 ,   2 0 1 7 .   [ 2 2 ]   P a r k ,   Y .   a n d   H .   S .   Y a n g .   " C o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   b a s e d   o n   a n   e x t r e m e   l e a r n i n g   m a c h i n e   f o r   i m a g e   c l a s s i f i c a t i o n , N e u r o c o m p u t i n g ,   v o l .   3 3 9 ,   p p .   6 6 - 7 6 ,   2 0 1 9 .   [ 2 3 ]   H a n ,   D . ,   Q .   L i u ,   a n d   W .   F a n .   " A   n e w   i m a g e   c l a s s i f i c a t i o n   m e t h o d   u s i n g   C N N   t r a n s f e r   l e a r n i n g   a n d   w e b   d a t a   a u g m e n t a t i o n , E x p e r t   S y s t e m s   w i t h   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   9 5 ,   p p .   4 3 - 5 6 ,   2 0 1 8 .   [ 2 4 ]   Y a n g ,   Z . ,   J .   Y u e ,   e t   a l .   " V e g e t a b l e   I m a g e   R e t r i e v a l   w i t h   F i n e - t u n i n g   V G G   M o d e l   a n d   I m a g e   H a s h , I F A C - P a p e r s O n L i n e ,   v o l .   5 1 ,   n o .   1 7 ,   p p .   2 8 0 - 2 8 5 ,   2 0 1 8 .   [ 2 5 ]   L i ,   Z .   a n d   D .   H o i e m .   " L e a r n i n g   w i t h o u t   F o r g e t t i n g , I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P a t t e r n   A n a l y s i s   a n d   M a c h i n e   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   4 0 ,   n o .   1 2 ,   p p .   2 9 3 5 - 2 9 4 7 ,   2 0 1 7 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         A n   imp r o ve men t o f G r a m - n eg a tive  b a cteria   id en tifi ca tio n   u s in g   co n v o lu tio n a l   n eu r a l…  ( B u d i D w i S a to to )   1405   B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Bu d Dw S a to t o   is  a   d o c to ra stu d e n m a jo ri n g   i n   Ap p li e d   M a th e m a ti c a th e   F a c u lt y     o S c ien c e   a n d   Tec h n o l o g y ,   Airlan g g a   Un i v e rsity ,   S u ra b a y a .   Bu d i   is  a   lec tu re i n     th e   In f o rm a ti o n   S y ste m d e p a rt m e n a Tr u n o jo y o   Un i v e rsity .   H e   c o m p lete d   h is  b a c h e lo r' d e g re e   fro m   th e   De p a rtme n o El e c tri c a En g in e e rin g ,   G a d jah   M a d a   Un iv e rsity   i n   2 0 0 2 ,   a n d   h is  M a ste r' d e g re e   fr o m   t h e   D e p a rtme n o f   In f o rm a ti c s,  S e p u l u h   No v e m b e I n stit u te  o Tec h n o l o g y ,   S u ra b a y a   i n   2 0 1 0 .   His  re se a rc h   in tere sts  we re   In f o r m a ti o n   S y ste m s,  c o m p u ter   n e two rk s,   d a ta m in i n g ,   Artifi c ial  In telli g e n c e ,   a n d   He a lt h   m o n it o ri n g   s y ste m s.         Im a m   Ut o y o   is  a   se n i o lec tu re i n   th e   Ap p li e d   M a th e m a ti c d o c t o ra p ro g ra m   a th e   F a c u lt y   o S c ien c e   a n d   Tec h n o lo g y ,   Air lan g g a   Un i v e rsity ,   S u ra b a y a .   He   c o m p lete d   h is   b a c h e l o r' d e g re e   in   th e   De p a rtme n o M a t h e m a ti c s,  F a c u lt y   o S c ien c e   a n d   Tec h n o lo g y   o Airlan g g a   Un iv e rsity   i n   1 9 9 2 .   He   c o m p lete d   h is  m a ste r' s   d e g re e   in   M a th e m a ti c a th e   Ba n d u n g   In stit u te  o Tec h n o lo g y   i n   1 9 9 5 .   He   c o m p lete d   h is  d o c to ra d e g re e   a th e   De p a rtme n o f   M a th e m a ti c s,  F a c u lt y   o f   S c ien c e   a n d   Tec h n o l o g y   o Air lan g g a   Un iv e rsity   in   2 0 1 2 .   Are a o f   re se a rc h   in   Ap p li e d   M a th e m a ti c a n d   M a th e m a ti c a An a ly sis   in c lu d e   F ra c ti o n a l   In teg ra l   Op e ra to rs an d   M o rre y   S p a c e s.         Rir ies   Rul a n in g t y a s   is  a   lec tu re in   th e   P h y sic d e p a rtme n in   th e   d o c to ra p ro g ra m   a   th e   F a c u lt y   o S c ien c e   a n d   Tec h n o lo g y ,   Airla n g g a   Un iv e rsit y ,   S u ra b a y a .   S h e   c o m p lete d     h is  b a c h e l o r' d e g re e   i n   P h y sic En g i n e e rin g ,   S e p u l u h   No p e m b e In stit u te   o f   Tec h n o lo g y   i n   2 0 0 2 ,   a n d   c o m p lete d   h is  m a ste r' d e g re e   in   P h y sic En g i n e e rin g ,   S e p u l u h   No p e m b e r   In stit u te   o f   Tec h n o lo g y   i n   2 0 0 5 .   S h e   c o m p lete d   h is  d o c to ra l   d e g re e   in   P h y sic En g in e e ri n g ,   Ba n d u n g   I n stit u te  o Tec h n o l o g y ,   i n   2 0 1 5 .   He re se a rc h   field a re   Im a g e   P ro c e ss in g ,   Artifi c ial  In telli g e n c e ,   a n d   M a c h i n e   Lea rn in g .         Ek o   Bu d K h o e n d o r i   is t h e   He a d   o t h e   M icro b io lo g y   La b   Dr.  S o e to m o   S u ra b a y a .   Ek o   B u d i   is  a   S e n io Lec tu re in   th e   De p a rtme n o M icro b i o l o g y ,   F a c u lt y   o M e d ici n e ,   Airlan g g a   Un iv e rsity ,   S u ra b a y a .   Ek o   Bu d c o m p lete d   h is  b a c h e lo r' d e g re e   a Airlan g g a   Un i v e rsity   in   1 9 9 0 ,   m a ste r' d e g re e   a t   Airlan g g a   Un i v e rsity   i n   2 0 0 1 ,   a n d   h is  d o c to ra d e g re e   a t   Airlan g g a   Un iv e rsity ' p o stg ra d u a te  p ro g r a m   in   2 0 0 8 .   His  in tere st  is  i n   Cli n ica M icr o b i o lo g y ,   Tu b e rc u l o sis,  a n d   He rb a M e d ici n e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.