Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   8 , No .   6 Decem ber   201 8,   pp. 4 505~ 4518   IS S N: 20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v8 i 6 . pp 4505 - 45 18          4505       Journ al h om e page http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   SCDT: F C - NNC - structur ed  Com plex Dec ision T echn iqu e fo Gene An alys i s Us ing Fuz zy Clust er based  Nearest  Neighb or   Classifie r       Sudha  V . 1 ,  Gi ri ja mm a H .   A . 2   1 Depa rtment of I S&E,   RNS   Insti t ute   of   T ec hnolo g y ,   Indi a   2   Depa rtment   of   Com pute Scie n ce   & Engi ne eri n g,   RNS   Instit u te  of  Technol og y ,   I ndia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Feb   12 , 201 8   Re vised  Jun  1 7 , 201 8   Accepte d   J un   2 0 , 201 8       In  m an y   d isea s es  cl assifi cation   an  a cc ur at e   ge ne  an aly s is  is  nee ded ,   for   which  select ion  of  m ost  informa ti ve  gen es  is  ver y   importan and  it   req uir a   te chn ique   of  dec ision  in  complex  cont ext   of  ambiguity .   Th e   tra dit ion al  m et hods  inc lude  for  sele ct ing  m ost  signifi ca nt   gene   inc lud es  som of  the   stat isti ca an aly s is  namel y   2 - Sam ple - T - te st  (2STT ),   Ent rop y ,   Sign al   to  Noise  Rat io  (SN R).   Thi pape eva lu a te gene   select i on  and  cl assificat ion  on  th e   basis  of  ac cur a te  gene   select ion  using  struct ure complex  dec isio te chni qu e   (SCD T)  and  cl a ss ifi e it   using  f uzzy   c luste b ase nea r est  ne igh borc la ss ifier   (FC - NN C).   The  eff e ct iv ene ss   of  the  propose SC DT  and  FC - NN is   eva lu at ed   for  l e ave   on out   cr oss   val ida t ion  m et ric (LOOCV al ong  wi th   sensiti vity ,   spec i fic ity ,   pr ec ision  and  F1 - score   wi th  four  diff er ent  cl assifi ers   namel y   1)  Radia Basis  Functi on   (RBF ),   2)  Multi - lay er  p ercept io n(MLP),  3)  Feed  Forw ard (F F)  and  4)  Suppo rt  vec tor  m ac hin e(SVM for  thre diffe re n t   dat ase ts  of  DL BCL,   L euke m ia  and  Pros ta t t um or.   The   prop osed  SC DT   &FC - NN exhi bit superior   result   for  bei ng  conside red   m ore   ac cur ate   dec ision   m ec han ism .   Ke yw or d:   Fu zzy  classi fic at ion   Gen e  an al ysi s   Gen e  selec ti on   Ma chine  le a rn i ng   Mi cro  a rr ay   da ta     Copyright   ©   201 8   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   Sudh a  V .   Dep a rtm ent o f Info rm at ion  Sc ie nce &   En gine erin g,     RNS  In sti tute  of Tech nolo gy,  Ben galuru, I ndia .   Em a il su dh a vi nayakam @g m ai l.com       1.   INTROD U CTION     The  accu racy  of   dia gnos is  is  the  basis  fo t he  perfect   treat m ent  pr ocess  t be  ad op te especial ly   in  the  case  of   fa ta disease  li ke  cancer s,  le ukem ia   and   pro strat tum or   et c.  Alon with   the  hist op at holo gy ,   m edical   rad iol og a nd  im aging  te ch niques,   the  m ic r o - ar r ay   data  a naly sis  co uld   be  pr ov e quit hel pful  as   well   as  rig htf ul   if  eff ic ie nt  te chn i qu e of  an al ysi are  evo l ved   [ 1].  The  a ccur acy   of   dis ease  cl assifi cat ion   or  early  d ia gn os is  d e pends  up on,  how acc urat el y t he  ge ne o si gn i ficance is  s el ect ed.     The  D NA - m i cro a rr ay   data   analy sis  is   chall eng in in  bo th  as pects  of   sta ti sti cal l and   com pu ta ti on al ly   as  it   po ssess es  non - li near   no ise al ong  with  hi gh   dim ensio nalit of   low  sam ple  data  [2 ] Ma ny  ef forts  towa rd s   diseas diag nosis  pa rtic ularly   canc er,  t um or   et c,   cl assifi cat ion  ha ve  bee se en  i li te ratur [ 3 ] - [ 10 ] T he  sect io descr i bes  t he  insig hts  of   r el at ed  wor k.   V ario us   m achine  le arn in ap pro ache s   are  us e for  th cl assifi cat ion  wh ic incl ud e rad ia ba sis  f un ct io (RBF) arti fici al   neur al   networ ( A NN),   su p port  vecto r   m achine  (SV M)  et c.  by  f orm ing   the  pro blem   as  bin ary  cl assifi cat ion T he  pr ob le m   of   dim ension   reducti on   for  sear chin m os sig nificant  ge ne  is  bein form ulate as  m any  pr oble m   sp aces  wh i c include 1)  Mi xed  inte ger  pr ogram m ing   ( MIP),  2)  Bi o - i ns p i red  op ti m i zat ion   (BI O),  3)  Mi ning  as s ociat ion   ru le (MAR ),  a nd last  but  no the lea st 4 E nsem ble tec hn i que (ET ) [8 ] .   The  cl inica ll com pr ehe ns ive   m et ho requi res  ha nd li ng  hi gh   dim ensional   data  with  ver aci ty   and  no ise t ha nd le   a m big uity   duri ng   t he  rig ht   gen ca ndidat sel ect ion T hi pap e pr opose m echan ism   of   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber  2 01 8   :   4505   -   4518   4506   structu re c omplex  decisi on  t echn i qu e   ( SCDT)  f or  f uzzy  cl us te rin neig hborh ood  cl us t er  ( FC - NC).  S ect ion   descr i bes  com plete   syst e m   m od el   f or   SC DT   FC - NC,  Se ct ion   de scrib es  about  three  diff e r e nt  m ic ro arr ay   dataset s.  Sect i on 5 il lustrate resu lt s a nd a na ly sis fo ll owed   by conclu sio i Sect io n 6.     1.1 .   B ackgr ound   The  acc ur at c lusterin of  th data  is  cha ll eng in an open  resear ch  pro blem   fo cl assifi cat ion sp eci al ly   us ing   super vise  le arn i ng.   A ex te ns ive  sur vey  is  con duct ed   to  under sta nd  the  eff ect ive ness  of   cl us te rin te ch niques  pa rtic ul arly   fo m edical   data  li ke  m ic ro   ar ray  ge ne   dataset   [11].   Fo t he  pur pose  of   tum or   diag no si s,  the  ap proac of   prof il in th gen acc urac is  co m par at ively   of   higher  reli abili ty   with  m or accuracy  tha that  of   t he  m e thod  ad opte by  the  m edica i m aging   te ch nique  of  m or phol og ic al   anal ysi of  tum or Tra diti on al ly   ad op te s up e rv ise l earn i ng   a ppr oa ches  fall int pitfal of  ac cur acy   du t few e sam ples  of   cancer  t ypes  exist  into  the  trai ning  dataset   of   ge ne  ex pr essi on  as  well   the  ov e rh ea ds   due  to  higher   data - dim ension al it y du e t la rg e  g e ne  e xpre ssion.    In   the  work   of  Lipowan et   al   aim s   to  sel e ct   few   num ber of   ge nes  to  c la ssify  the  cancer  from   the   m ic ro arr ay   dat a   to  m eet   the  go al   of   bala nci ng   tra de - off  a m on the  accu racy  as  well   as  m ini m iz at ion   of   the   com pu ta ti on al   com plexity   or   ov e r head s [ 3].  They  ha ve  use “feat ur im portance  ranki ng   s chem e”  for  the   accurate  or  sig nificant  ge ne  s el ect ion   a nd  f orm ulate the  c la ssi ficat ion   prob le m   as  ty pical   cl us te of  bi nar y   cl assifi cat ion   pro blem The  m achine  le arn i ng   a ppr oac hes   us e in  thei work  are  m ix  us of   fu zzy   ne ur al   netw ork  (FN N an SV M.  T he  dim ension   r edu ct io ns   ob ta i ned   wer getti ng   sam accuracy  on ly   by  sel ect ing   28  ge nes  as   co m par ed  to  16,063  ge nes  of  tra diti on al   m et ho of   t hat  tim e.  The  ty pical   dat aset   exp l or e f or   t he   ob s er vations  i nclu des  1)  Ly m ph om Data,  2)  SRB CT  D at a,  3)  Li ver   C ancer   Data,   an 4)  GCM  dat a.  T hey  reco m m end ed  consi der i ng   th cooper at io aspects  betw ee the  ge nes  to  m ini m iz the  gen s ubset   for  m or accurate  predic ti on   Fu rt her, the work which  ha s r efe to this includ es the wo rk b C hien - Pa ng et al   wh ha ve  introdu c e m et ho hybr idize us i ng   ge netic   al go rith m   and   dynam i cal ly   setting   up  the  pa ram et e for  sig nifican gen e   sel ect ion   an then  furthe use SV for  ve rificat ion   pur po s es  to  predi ct   gen sel ect ion e ff ic ie nc [1 2].  T he   dim ension   re duct ion  an feat ur e   sel ect ion  is  the  c or e   pr oble m   to  be  ha nd le as   ge ne  expressi on  m icr oa rr ay   (G EM A)  co ns i st  of   h undred   to  s om eti m th ou s an ds   of  the   featu res  in   ver sm al sa m ple  siz e.  These  hi gh   nu m ber of  fe at ur es  i sm al sa m ple  of   GEMA   m akes  it   of   ver high  dim ension   da ta The  c onve ntion a l   m et ho ds   a dopt ed  f or  feat ur e s el ect ion   w hich  is  al so   cal le a ge ne  sel ect io in  c ase of   t he   GEM analy s is  for  the cla ssici zat ion o t he diese s inclu des 1 ) G ai & Rel ie f , 2 Chi  Squa res,   3) Fishe r Sco re , and 4 Lass o et c.    The  ge neselect ion   m et ho is  cl assifi ed  into  three  cat eg or ie 1)   s up e rv ise d,   2)  uns up e r vi sed  an 3)  sem i - su pe rv ise on  the  basis   of   c orrespo nding   data  ty pes  of   1)   f ully   la beled,   2)   unla beled  a nd   3)   pa rtia ll la beled  res pec ti vely   for  cl as sific at ion   or  predict io of  cl asses  as   des cr ibed   by  [ 13 ] .   Fu rt her,  t he  fe at ur e   avail able  into   the  GEMA  s a m ples  are  cat egoriz ed  into   two  crit ic al   sel ect ion na m el y   red un da ncy  an releva ncy.  The   F ig ure   1 s hows  the  ty pical   cl assifi cat ion   based   on   the   com bin at ion   of   these  tw c riti cal   inf or m at ion ’s.           Figure  1 .   Ge ne  f eat uresel ect io n or featu re cla ssici zat ion   basis       Re centl the  f ocus  of  re searc is  ve ry  act ive   as  w hen  key word  of  ge ne  sel ect ion ’  giv e int IE EE   Xp l or dig it al   li br ary  then   approxim at ely  51   jo urnals  was  f ound  onl fr om   20 16  t il 3 rd   Febr ua r 2018.  Tan et   al   in   their  m et ho of   feat ur se le ct ion   from   GEMA  ha ve  introd uced   a i m pr ov ise m utu a l   inf or m at ion   co rr el at ion   (MIC to  ha ndle   the  distor ti on  due   to  no ise   in  ge ne  an chall e nges  of  m ulti va riat Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       SCD T FC - NN C - structu red  Complex  Decisi on Tec hn i qu e  for Ge ne   . ..  ( Su dha V. )   4507   distrib ution  est i m ation   by  a doptin releva nc bo os ti ng  a nd  e nhancem ent  of  the   feat ure  en ha ncem ent   [ 14 ] .   Table  li st t he  trends  of the   m et ho ds use d f or the  ge ne  sel ect ion .       Table  1 .   T re nd of the  Met hod A doptio n for  Gen e  Select io n   Sl.  No  and  r ef erences   Gen e Selection  /  C lass if icatio n  M eth o d     Dieses  Class if icati o n  &  Dataset  us ed   [ 1 5 Zhan g  et  al.  ( 2 0 1 6 )     m in i m u m   redu n d an cy  f eatu re  sele cti o n   m eth o d   ( m R MR)     Multip le Ker n el  M achi n e ( MK L)  learn in g   m eth o d     Glio b lasto m a m u lti f o r m e     Can cer  Gen o m e  A tlas(TCGA d atab a se   [ 1 6 Azzawi  et  al.  (20 1 6 )       T wo  gen e sele ctio n   m eth o d s       Gen e exp ressio n  pro g ra m m in g   (G EP ) - b ased   m o d el     Lun g  ca n cer     Real  m i croar ray lu n g  cancer  d atasets   [ 1 7 Mallik et al.  ( 2 0 1 7 )     m a x i m a l - re lev an ce  and   m in i m a l - r ed u n d an cy     Epig en etic Bio m ar k er  d isco v ery     Multi - O m ics P ros tate Carc in o m a  ( PC)  d ataset   [ 1 8 Hu erta  et al ( 2 0 1 6 )     Gen etic Algo rith m     Tabu  Sear ch     Su p p o rt  Vector   M achi n e     Tu m o cl ass if icatio n     Dif f u se Lar g e B - c ell L y m p h o m a   [ 1 9 Sah a et  al.  (20 1 6 )     Fu zzy  C - m e an s     Hy p o th etical con d itio n  of  Yeast     Yeast Sp o rulatio n Yeast Cell  Cy cle,  Arabid o p sis Hu m an  Fibro b last Scru m ,  Ra CNS   [ 2 0 Mon tiel ( 2 0 1 6 )     Si m u lated  ann eali n g     Su p p o rt  v ecto m a ch in e     Leuk e m ia datab as e     Co lo n  Can cer  d atab ase   [ 2 1 Ng u y en  ( 2 0 1 6 )     Ty p e - 2  Fuz zy  log ic     d if fus e lar g e B - cel l ly m p h o m a l eu k em i cancer,  an d  pro state   [ 2 2 Jin  and  W in  ( 2 0 1 6 )     Swar m  intellig en c e     Tu m o cl ass if icatio n     Gen e M ic roarr ay  datas et   [ 2 3 ]Ray  et  al.  ( 2 0 1 6 )     Self - Organ izin g  M ap     Gen e M ic roarr ay  datas et   [ 2 4 W an g  et  al.  ( 2 0 1 6 )     Matr ix  f acto riza tio n     Gen e M ic roarr ay  datas et   [ 2 5 Han  et  al.  (20 1 7 )     Particle  Swa r m   Op ti m izatio n     SRB CT Data   [ 2 6 Li  an d  W an g   (20 1 7 )     K - m e an s alg o rithm       ALL GC M,   LY M NC1 6 0 M LL ,  H BC   [ 2 7 Fen g  et  al.  (2 0 1 7 )     Princip le Co m p o n en t Analysis     PDDA - GE  Dataset   [ 2 8 O m ar  et al.  ( 2 0 1 8 )     Featu re  sele ctio n  prin cip le     Gen e exp ressio n  datas et   [ 2 9 Harikiran et a l.  (20 1 5 )     seg m en tatio n  of   m icroarr a y  i m ag es     Gen e M ic roarr ay  datas et   [ 3 0 Ho re  et al.  ( 2 0 1 6 )     I m ag e s eg m en tatio n     Alp ert  d ataset       Ther e   are   va ri ou s   stu dies  be ing   ca rr ie out  in  e xisti ng  sy stem   towards  analy zi ng  m ic r oarray   data   us in di ff e ren t   form of   cl us te rin ap proac h.  Existi ng  m ec han ism   of   cl ust ering   a re  im mensely   it erati ve  in  it s   appr oach   wh ic evide ntly   cal ls  fo com pu t at ion al   com plexity Su ch  c om plexit issues  hav nev e bein addresse by  a ny  resea rc her ti ll   day.  On e   of  the  e ff e ct ive  m echan ism to  resist   s uch  co m plexit prob l e m   is  to  desig a nd  dev el op   novel  te chn i qu with  ve ry  lim i te set   of   it er at ion   unli ke  c onve ntion al   m achin e   le arn in a pproaches.  As  m ic ro ar ray data co ns ist s of h i gh e r  n um ber   of  in f or m at ion , th er e  is a n eed  of  a  syst e m   that  can  rea al the  exp li ci featur es  of   the  database  in  ord er  to  pe rfor m   a eff e ct ive  cl assifi cat ion Ado ptio of  fuzzy - ba sed   infe ren ce   syst e m   is  on s uc ap proac w he re  acc ur acy   in  classi ficat ion   a nd  com plexity   can b e   balance d.   But  existi ng   a pproaches  to wards  fu zzy   lo gic  al so   doesn ’t  seem   to  of fe m uch   convinci ng   ou t com es   towa rd cl assif ic at ion   posin as  on im ped im ent  towards  existi ng   re sear ch  w orks The   nex sect io outl ine s   the syst em   m o del of  pro pose s olu ti on.         2.   SY STE M   MO DEL: S C DT  & FC - NNC   The  pro posed  syst e m   m od el s   SCDT  FC - NN co ns ist   of  DS i {DLBC L (D S 1 ),   Le uk e m ia (D S 2 ),  Pr ost at Tum or   (DS 3 )},  w he r i =1, 2,3.  T he  ind ivi du al   data set   c har act erist ic are  sh own  in  the  Table  1a 1b,  and 1 c  of eac h DS 1, DS an d D S 3 .   T he  s na ps hot vis ualiz at ion o eac h datase t i s shown i T able 2       Ta bl 1( a) .   Desc ript ion   of  DLBC L(DS 1 Data set   Dataset na m e   Total Gen e   Total Sa m p l e   DLBCL   FL   DLBCL( DS 1 )   5470   77   58   19       Table   1(b) .   De scriptio n of Le uk em ia (D S 2)   Dataset na m e   Total Gen e   Total Sa m p l e   ALL   AML   Leuk e m ia( DS 2 )   5328   72   47   25   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber  2 01 8   :   4505   -   4518   4508   Table1   (c ) .   De scriptio n of Pr os ta te  Tu m or   ( DS 3 )   Dataset na m e   Total Gen e   Total Sa m p l e   ALL   AML   Pros tate T u m o ( D S 3 )   1 0 5 1 0   102   52   50       Table  2 .   Sn a psho of eac h datase t DS 1, DS a nd DS 3     1   2   3   4   1   59   1 7 4 8 0   3   384   2   267   1 2 0 8 6   52   - 325   3   66   8611   - 7   491   4   - 37   2 4 1 9 7   25   - 694   5   109   1 5 1 0 9   38   - 108   6   71   9059   - 23   - 220   7   31   2 9 4 8 0   31   - 5868   8   148   8305   - 21   - 96   9   84   1 0 3 2 1   2   - 4933   10   53   1 0 5 9 9   - 11   - 266   11   72   1 5 8 4 2   - 32   - 5193       1   2   3   4   1   88   1 5 0 9 1   7   311   2   283   1 1 0 3 8   37   134   3   309   1 6 6 9 2   183   378   4   12   1 5 7 6 3   45   268   5   168   1 8 1 2 8   - 28   118   6   71   3 4 2 0 7   65   154   7   55   3 0 8 0 1   43   80   8   - 2   2 5 1 4 7   338   269   9   268   1 5 2 7 2   29   188   10   219   2 1 8 0 1   - 36   - 39   11   82   1 8 1 6 7   - 8   115       DLBCL( DS 1 )     Leuk e m ia( DS 2 )       1   2   3   4   1   6 .10 0 0   - 0 .10 0 0   1 1 .90 0 0   1 4 .40 0 0   2   1   0   2   4   3   22   2   51   52   4   14   6   15   21   5   13   4   39   25   6   20   1   23   29   7   16   8   47   33   8   13   0   29   15   9   32   8   96   37   10   18   14   58   32     Pros tate T u m o u r ( DS 3 )       2.1 .   Gene  Sele ction  M e thod :  Con vent i onal  a n d Pr oposed  SCDT   Thr ee  c onve ntion al   m et ho ds   f or   the  ge ne  sec ti on inclu des  1)   T w sam ple   te st(2S TT ),   2)   E ntr opy   te st(ET)  an 3)   Sig nal - to - N oise  Ra ti o( SNR is  evaluated  with  ra ndom   sa m ple   siz e   sect ion (S s for  ge ne   ran king  an visu al iz in to p - ge ne,   where  k = 3.   Al ong  with  pro pose Stru ct ur e Com plex  D eci sion  Tech nique (SC DT). T he  sect i on 3.1.1  d e scri bes 2ST T.     2.1.1 .   Tw s am ple T - te st ( 2ST T)   In   this  proce ss two  in dep e ndent  sam ples  of   data  is  ta ke an in  order  to  know   the  wh et her   the   aver a ge  diff e re nce  am on t he se  two  sam ple are  sig nifica nt  or  not,  t he  2 - S am ple - T - te st  (2 S TT)  is  done I the  co nte xt  of  gen e   sel ect ion,   the  2S TT   is  pe rfor m ed  on  ea ch  gen e   a nd  th ex pr es sio le vels  are   se par a te on   the  basis  of  cl ass  var ia b le If   the  value  of  abs( t)’   is  f ound  m or that  ind ic at es  that  the  gen is   m or e   i m po rtant. nIf   the  t wo - data  si ze  of   n 1   a nd  n 2   with   th ei sa m ple  m ean  as  1   an 2   as  well   1   and  2   be   t hei r   sam ple stand ar d dev ia ti on,  th en  the  v al ue of  t is com pu te by  Eq uatio n 1.                           (1)     2.1.2 En tropy   Te st   (ET )   The  cases  w he re  the  assumpti on   is  that  cl asses  are  nor m al l distribu te relat ive  ent ropy(RE or  Ku ll bac k - Lie bl er d ist ance or d ive rg e nce test  is con duct ed  usi ng   E qu at io n 2.   Th e g en e h a ving h ig hest v a lue  of  entr op y i sel ect ed  f or the i np ut of classi ficat ion  m odule.       (2)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       SCD T FC - NN C - structu red  Complex  Decisi on Tec hn i qu e  for Ge ne   . ..  ( Su dha V. )   4509   2.1.3 .   Sign al  t o No ise  Rat i o (SNR )   SN def i nes  t he  r el at ive cla ss  separ at io m et ric b y m eans of  sig nal  qu al it y an d no ise     2.2 .   Gene  R aki ng   Algori th m s   The  pro posed   SCDT  ge ne  sel ect ion   al gorith m   ta kes  input  f ro m   the  th ree - diff e re nt  al gori thm   na m el 2S TT E a nd  SN for  great est   ranki ng  sel e ct ion   of  ge ne   f or  the  cl assi ficat ion   pur pose.  On  the   exec ution  of   above al gorith m , th e sn aps ho t of each  in div i du al  m et hod  is  ta ken  a nd s ho wn in t he  ta ble  3     SCDT : Ge ne R ank i ng A l gor it h m : GR - Algo rithm s   Creat e Em pty  vecto f or  2S T T, ET , SNR   for  eac h Gi   [v1, v 2] ←f (A ll , F L )   [m u1 m   m u2 ]←f m ean (v 1, v2 )   [sd1, sd 2]←  f st d (v1,v2)   [n1, n 2]←f len ( v1, v2)   2S TT  ← form ula   ET←  form ula   SRN←  f or m ula   Pr oc ess  for  P r opose d SCD T   Norm al iz a ti on   of 2 S TT,  ET,  S RN   [2 S TT,  ET,  SR N]← [ 2S T T /f m ax( 2STT) , E T /fm ax( ET) , SR /fm ax( SR N) ]   SCDT← f avg ( 2STT,  ET,  SRN )       Table  S na psho of Selec te d Ge ne by 2 STT , ET, S NR a nd  SCDT           To p Gen e  selec te f ro m  Two  Sam ple  T test (2STT) ,     To p Gen e  selec t ed  f ro m   Entr op Test (E T),     To p Gen e  selec te f ro m  Signal   to Noise  rati e st(SN RT ),         To p Gen e  selec te f ro m  p r op os e SC DT       2.3 .   Classi fica tion base on  th e S el ected  G ene   The  syst em   is   evaluated  f or   five  dif fer e nt   cl assifi cat ion s   in  wh ic fou nam el 1)   Ra dial  Ba sis   functi on, 2)  M LP, 3) Fee d for ward,  4) SVM  and fi nally  FC - NN C i s  u se     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber  2 01 8   :   4505   -   4518   4510   2.3.1 R ad ial  Basis Fu ncti on   ( RBF)     The  ra dial  basi netw ork  (RB N)   a ppr ox im ates  the  functi on   by  add i ng   a dd it ion al   la ye to  the  hidde la ye of RB N u nless it  r eac hes  or ac hieves sp eci fied  ( or tar ge te d)  m ean squ are  obj ect ives .     f rbn (Input  vecto r,  Ta r get cla ss  value →RB N     2.3.2 .   Mul tila yer Perce pt i on ( MLP)   It  is  basical ly  ty pe  of   ne ur al   net work   t hat  us es  fee forw a r d - base le arn in m ec han ism   with   pr ese nce  of  th r ee  disti nct  la ye rs  of   nodes I is  al so   kn own  f or  it ad op ti on  of  s up e r vised  le ar ning  a ppr oac that i s term ed  as Bac k pro pa ga ti on  alg ori thm . MLP is  know f or it s ca pab i li ty  to  und ersta nd the  disti nction o f   li near   a nd  non - li near  data.   MLP  is  al s know for  it ut il iz ation   of  si gm oid   f un ct io t hat  is  em pirical ly  represe nted by      y(v i )=ta nh(v i ) a nd y( v i )=(1+e - vi ) - 1     The  prel im inary  com po ne nt  is  basical ly   hyperb olic  t ang e nt  with  a   ra nge  of  [ - 1]  wh il the   second   com po ne nt is  ba sic al ly  r epr es entat ion   of lo gi sti c functi on wi th a r a nge  of   [ 0 1].     2.3.3 .   Feed F or w ard   fee f orward  le arn i ng   pro cess  is  on of   t he  freq ue ntly   us e trai ning  a lgorit hm wh ic gove r the   or ie ntati on   of   the  inf o rm at ion   restrict ed  t sing le   direc ti on T he  oper at ion   of  fee forw a r ap pro ach  is  carried  ou bot in  sing le   an m ult iple - la ye per ce ptio ns   wh e re  both  of   the m   are  associat ed  with  pros  an cons.  The  pro factor   of   sin gle  and   m ultip le - la ye re pe rcep ti on  is   it si m plicity   an capa bili ty   to   so lv e   com plex  pro ble m s r especti ve ly . O the  oth e side, t he  co ns fact or   of   sin gle an m ulti ple - la ye red  p e rcep t ion  i s   it s co nsum ption   of h i gh e c om pu ta ti on al  ti m e and  i nclu de s incr ea sin it erati on s  r es pecti vely .     2.3.4 .   Sup po r t  V ec to r  Machi ne ( S V M)   It  is  al so  kind  of  m achine  le arn i ng  co nce pt   that  use s up erv ise le ar ning  a ppr oach e with  a   ta r get   of   a pp ly in th e m   fo perfor m ing   re gr essi on   or   pe rfor m ing   cl assifi cat ion   operati on.  SV is  capa ble  of   perform ing   bot li nea a nd  non - li near  cl ass ific at ion   qu it eff ect ively   ir re sp ect ive  of  it input  ty pe  of  hi gh e degree  of  di m ension al it y.  In   or der   to  a pp ly   this  al go rithm it  is  require for  la beling  al the  data.  Im ple m entation   of   the  regres sion,  identific a ti on   of   ou tl ie rs and   cl assifi ca ti on   is  carried  ou us i ng   hype plane   in  sup port  vec tor  m achine.  This  sc hem i al so   ca pab le   of  co ntr olli ng  the  com pu ta ti on al   l oad  that  al lows   si m pler  proces sing o f do pro du ct   us i ng a  va riable  us in g ke rn e  fun ct io k ( x,  y ).       2.3.5 F uz z Clust eri n g Neig hbo r hood  C lu ster  (FC - NNC )   The  pri m e   int ention  of   this  is  to  e m bed de the  bette de gr ee  of  f reedom   in  bo th  th infer e nce   (Mam dan and  Taka gi  Suge no)  m od el in   Fu zzy   lo gic  in  or der   to  e nsure  e nhance  c apab il it to  ad dr es s   un ce rtai nties.  This  ve rsion  of   fu zzy   lo gic  ha m or capa bi li t as  co m par ed  to  existi ng  on as  it   offers  m or e   pr act ic al it in  the  infe ren c proces s.  I c onven ti onal   f uzz log ic   base i m ple m entat ion the  cris in puts  are   giv e to  fu zzi f ie w hich  is  f urt her   f orwarde as  f uzzy  set s   to  the  in fer e nc blo c that  is  con t ro ll ed  by  a   set   of  fu zzy   ru le s T he  fu zzy   outc om es  are  the f orwarde to   th de fu zzi fie i order  to  obta in  cris ou t pu t s.  T he   pro po se FC - NN C   pe rfor m the  sim il ar  ste ti ll   infe ren ce  b loc bu t   after  that  it   is  sig nifi cantl am e nd ed.  Th fu zzy   in puts  i FC - N NC  are   subj ect e to   a   sp eci al   f or m   of   outp ut  pr oc essing.  I t his  case,  ty pe  re du ce ob ta in the   in put  of  fu zzy   outpu set s,  proce sses  it   an t he forw a r ds   it   to  defuzzifi er   bl ock .   T her e   ar tw ou t pu ts  obtai ne in  FC - N NC  pro cess  i.e.  on e of cris p o utput an a nothe r i s ty pe - re duced  set.        3.   MICRO A RRAY D ATA  SE T   Ba sic al ly m icr oa rr ay   ca be   sai to   be   c ollec ti on   of  di ff e ren num ber   of  s po ts  of  D NA,  wh e re   these  in form ation   is  util iz ed  for  c om pu ti ng  the  de gr ee   of   e xpres sio associat ed  with  gen e U su al ly the  process  of   re pr ese ntati on   of  ge ne  ex pr es sion   data  is  car ried  ou usi ng   ex pressi on   m at rix,   wh er the   inf or m at ion   re ta ining   c olu m ns   re present  s ing le   ex pe rim ental   data  w hi le   al the  ro w ex hib it co m ple te  colle ct ion   of  e xp e rim ental   data.  Ba sic al ly it  is  an  arch iv of  var i ous  f or m of   data  in  m icr oa rr ay   that  co ns i sts  of   esse ntial ly   the  inf or m at ion   of  ge ne  ex pressi on.  T he  pri m e   pu r pose  of   this  databa se  is  to  perfor m   an  eff ect ive   m anag em ent  of  the d at a w th  a ai of  the  d at in de assist in i gen e rati ng  a   query.   Di ff e ren t   f or m of   m ic ro - ar ray   data  are  A rr ay Track,  Im m Gen   data base,  ArrayEx pr es s,  G eneN et wor k,   MUSC,  U PSC - BASE Stanf ord  Mi cr oarray   data bas e.  All  these  da ta bases  offer   volum ino us   i nfor m at ion   of  ge ne  e xpressio that  is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       SCD T FC - NN C - structu red  Complex  Decisi on Tec hn i qu e  for Ge ne   . ..  ( Su dha V. )   4511   us e f or  public   util iz at ion .   Co ns ist ing  of  m or tha 60,   00 sam ples  of  da ta   there   are   m or e   tha m il l ion of  prof il es i n gene  expres sio n.         4.   RESU LT S  AND A N ALYSIS   This  sect io di scusses  a bout   the  re su lt be ing   obta ined   f ro m   the  pro po sed  syst em The  c om plete   analy sis  of   t he   ou tc om is  carried  out  wi th  an  ai of   F1 - Score;   Lea ve  one  ou cr os valida ti on  m et ric,  Sens it ivit y,  Spec ific it y,  and   Pr eci sio n.   T he   sect ion   al so   el aborates  ab out  these  m e tho ds   i nd i viduall and   il lustrate s the  pro posed  an al ys is of res ults     4.1 .   Analysis  of F 1 - Score   In  bi nar cl ass ific at ion t he  F 1 - sc ore  gen e ra ll m easur es  th acc uracy   of  the  te st  w hich  i com pu te on   t he  basis  of  pr e cessi on  a nd   recall   value s.  The  value  of  F1 - sc or is  c om pu te by  E qu at io 3,   w he re  P=  pr eci sio n, S=  S ensiti vity . Th e   best  value of  F 1 - sc ore is c ons idere as  a nd  the  worst  on e   as 0.     F1 - Score = 2 × [ ( × ) ( + ) ]                 (3)     The  outc om sh ow in   Fig ure  hi gh li gh ts   that  F 1 - Sc ore   of  pr opos e SCDT  is  m uch   bette tha existi ng  ap pro aches  with  re sp ect   to   S NR,   entr opy,  a nd  t - te st.  Wh e re as,  pr opos e FC - NCC  offer  bette r   perform ance  in  com par iso to  existi ng  m a chin le ar ning   te chn i qu es  i. e.  RB F,  MLP,   Feed - f orward a nd   su pp or vecto r   m achine,  et c.  cl os e lo ok  into  t he  pe rfo r m ance  will   on l sh ow  that  propose SC DT  offers   bette F1 - sc or e   in  com par iso to  FC - NCC.   T he  val ue  of  F 1 - Sc or f or  Pro po s ed  SC DT  is   found  at   f or   le as t   nu m ber   of  ge ne  from   the  gen ra ng of   - 30.  Eve at   the  increm ent al   values  of   t he   gen e,  th F1 - sco re   reduces  bu a ga in  bec om es  c on sist e nt  at   30  gen at   highe st  le vel  of   sc ore  1.  That  s ho ws  that  the  propose s   SCDT  ac hieve best  value  of  F1 - sco re.  A th sam t i m at   the  lo wer   ge ne   the  2STT,   S N and  the E ntropy  exh i bit  the  bette perform ance  in  reducin order.  Wh erea on   the  highe sel ect ion   of  gen S NR  get bette r   resu lt as  c ompare to  t he  2STT  an e ntr opy  ( bo t ex hibi sa m value ).   Figure  3   sho w s   perf or m ance  of   F 1 - scor e  vs c hang ing   value  of  nu m ber s o f  g e ne .           Figure  2 .   Per f orm ance o f F1 - s cor e  v s  ch a nging val ue of  nu m ber s o f  g e ne  ( a ) 2S TT,  ( b)   Entr op y t est ,   ( c)  SN RT ,   (d ) Prop os e SC D T       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber  2 01 8   :   4505   -   4518   4512       Figure  3 Per for m ance of F1 - s cor e  v s  ch a nging va l ue of  nu m ber s o f  g e ne  ( a RB F ( b) M LP,  ( c)  Fee d   forw a r d ,   ( 4)  S VM ,   ( 5) P r opose FC - NCC       4.2 .   Analysis  of Lea ve One  Out Cr os V alidat i on   Met ri c   (LOO C V)   Usu al ly in  ge ne   exp re ssio da ta set   of   m ic ro arr ay   the  num ber   of   sam ples  a re  ver sm all,  t her e fore  to   pro vid ex ha ust ive  trai ning  le ave  one  out  cro ss  validat io m et ho d(LO O CV)  is  us e d.   I LO OCV  th e   entire  dataset   is  di vide int K ’  ra ndom   and  disti nc su bse t.  T he  K - is  us e f or  trai ning  a nd  kt sam ple  is  us e f or   the  te sti ng   pur po s e.  T he  accu racy  of   LO OC is  com pu te by  Eq uatio 4,   w her is  th count  of  c orr ect ly  cl assifi ed  sam ples      =                   (4)     com par iso in  the  trend of   SC DT  an FC - NCC  sho w that  SCDT  offer inc reasi ng   value  of  LOO C in   co m par ison   to  F C - NCC  ove i ncr easi ng  num ber   of  ge nes This  is  a no t he cl ear  in dicat ing   t hat  pro po se SC D cou l offe bette de gr ee  of   in form at ion   wh il at tem pt ing   to  perform   cl assifi cat ion   of   th e   dis ease  or  any   oth e form   of  ab norm al i ty   i m ic ro arr ay   da ta Til now,  the  tre nd  of  SC DT  is  f ound  to   offe r   si m il ar  fo rm   of   co ns ist ency  f or   both  F1 - sc ore  an LO OC V Per form ance  of  LO OC vs   c hangin va lue  of  Nu m ber of  G ene  as  show in  Figure  4.   F igure  sho ws   per f orm ance  of   L OO C vs  changin val ue  of  nu m ber of  ge ne           Figure  4 .   Per f orm ance o f LO OCV vs  ch a ng ing   value  of  nu m ber s o f  g e ne  ( a ) 2S TT,  ( b)   Entr op Test ( c)  SN RT ,   ( 4) Pro po s ed  SCD T   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       SCD T FC - NN C - structu red  Complex  Decisi on Tec hn i qu e  for Ge ne   . ..  ( Su dha V. )   4513       Figure  5 .   Per f orm ance o f LO OCV vs  ch a ng ing   value  of  nu m ber s o f  g e n ( a RB F ( b) M LP,  ( c)   Fee f orwa r d,   ( 4)  S VM ,   ( 5) P r opose FC - NCC       4.3 .   Analysis  of Precessi on   Pr eci sio is  one  of   the  el e m e ntary  par am et e us e in  patte rn   rec ogniti on  as  well   as  in  classificat io pro blem s.  The c om pu ta ti on   of the  pr eci sio n i s car ried o ut   as  foll ow s   E qu at i on 5.       (5)     The  a bove   ex pr essi on  s how that  pr eci sio P   is  cal culat ed  by  di vid in the  diff e re nce   of  rele van t   inf or m at ion   RI  and   e xtracte inf or m at ion   EI  with  extr act ed  inform ation   EI This  expressi on   is  al ways  interp reted  w it h resp ect   t o prob a bili t y. The ou tc om es o btained  are   as   s ho wn in Fi gure  6  and Fig ure  7.           Figure  6 Per f orm ance o f p rec isi on   vs  c ha ng i ng v al ue of  nu m ber s o f  g e ne  ( a)  2STT,  ( b)   Entr op t est ,   ( c SN RT ,   ( 4) Pro po s ed  SCD T   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber  2 01 8   :   4505   -   4518   4514       Figure  7 .   Per f orm ance o f p rec isi on   vs  c ha ng i ng v al ue of  nu m ber s o f  g e ne  ( a) RBF ( b) M LP,  ( c)   FeedFo rw a rd,   ( 4) S VM , ( 5)   P rop os ed  FC - N CC       cl ose l ook  into  the   pa tt er of   t he  c urve  sh ow in   Fig ure  a nd  Fig ure  s how that   both  SC D T   and  FC - NCC  offe rs  sim il ar  lin ear   patte r of  preci sion  with   increasi ng  nu m ber   of   ge nes.  This  outc om sh ow s   that  irresp ect i ve  of  any  nu m ber   of   ge nes the  pro posed   syst e m   us ing   any  form   of   fu zzy   lo gic  (not  the   conve ntion al  si ng le to one w il l a lway s yi el d  si m i la con sist ency in it s o utcom e, w hich  is qu it e predict ab le  in   it sel f.   The  pr e dicta bili ty   in  pr eci sio pe rfor m ance  offers  value  ad ded  per f or m ance  wh e at tem pti ng   t perform  classi ficat ion  of a ny  f or m  o cl inica abno rm aliti es i m ic r oar ray  da ta     4.4 .   Analysis  of S en sitivit y   Sens it ivit is  ano t her   fr e qu e ntly   us e perform ance  par am et er  fo asse ssin cl assifi cat ion   perform ance.  I is  us ed  for  c al culat ing   am ou nt  of   posit ive   ou tc om con s idere to  be  a ccur at el ident ifie d.   The  cal c ulati on   of sen sit ivit y i s car ried o ut in fo ll owin m ann e r:       (6)     In  Eq uatio n 6 , Sensit ivit y i s co m pu te d by co ns ide rin g X which  is t r ue p osi ti ve  identific at ion   of so m e   cl inica abn or m al i ty   and   wh ic is  false  neg at ive  i den ti ficat ion T he  grap hical   outc om of   s ensiti vi ty   is  a s   fo ll ows   Fig ur e   a nd Fig ure  9.           Figure  8 Per f orm ance o f Sen sit ivit y vs  cha ngin g value  of  Nu m ber of  G ene  ( a ) 2S TT,  ( b) En t ropy Tes t,  ( c)   SN RT ,   ( 4) Pro po s ed  SCD T   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.