I AE I nte rna t io na l J o urna l o f   Art if icia I nte llig ence   ( I J - AI )   Vo l.   7 ,   No .   2 J u n e   201 8 ,   p p .   95 ~ 1 0 4   I SS N:  2252 - 8938 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ai. v 7 . i2 . p p 95 - 104          95       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JA I   Ev o lutiona ry  Com pu tatio na l Algo rith m   by   B l endin g   o PP CA  a nd  EP - Enha nc e d Supervis ed  Clas sifier  for   M icro a rray   G ene  Ex press io Da ta       M a na s w ini   P ra dh a n   P . G   De p a rt m e n o f   In f o r m a ti o n   a n d   C o m m u n ica ti o n   T e c h n o l o g y ,   F a k ir  M o h a n   Un iv e rsity ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   2 1 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   A p r   7 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Ma y   1 9 ,   2 0 1 8       In   DN A   m icro a rra y   te c h n o l o g y ,   g e n e   c las sif i c a ti o n   is  c o n sid e re d   to   b e   d if f icu lt   b e c a u se   th e   a tt rib u tes   o f   th e   d a ta,  a re   c h a ra c t e rize d   b y   h ig h   d im e n sio n a li ty   a n d   sm a ll   sa m p l e   siz e .   Clas sif i c a ti o n   o f   ti ss u e   s a m p les   in   su c h   h ig h   d im e n sio n a p r o b lem s   is  a   c o m p li c a ted   tas k .   F u rth e rm o re ,   th e re   is  a   h ig h   re d u n d a n c y   in   m icro a rra y   d a ta  a n d   se v e ra g e n e s   c o m p rise   in a p p r o p r iate   in f o rm a ti o n   f o a c c u ra te  c las si f ica ti o n   o f   d ise a se o r   p h e n o ty p e s.  Co n se q u e n tl y ,   a n   e ff icie n c las sif i c a ti o n   tec h n iq u e   is  n e c e ss a r y   to   re tri e v e   th e   g e n e   in f o rm a ti o n   f ro m   th e   m icro a rra y   e x p e ri m e n tal  d a ta.   In   th is  p a p e r,   a   c las si f ica ti o n   tec h n iq u e   is  p ro p o se d   t h a c las sif ie th e   m icro a rra y   g e n e   e x p re s sio n   d a ta  w e ll .   In   th e   p ro p o se d   tec h n iq u e ,   th e   d im e n sio n a li ty   o f   th e   g e n e   e x p re ss io n   d a tas e is  re d u c e d   b y   P r o b a b i li stic  P CA .   T h e n ,   a n   A rti f ici a Ne u ra Ne t w o rk   ( AN N)  is   se le c te d   a th e   su p e rv ise d   c las si f ier  a n d   it   is  e n h a n c e d   u si n g   Ev o lu ti o n a ry   P ro g ra m m in g   (EP tec h n iq u e .   T h e   e n h a n c e m e n o f   t h e   c las sif ier  is  a c c o m p li sh e d   b y   o p ti m izin g   th e   d im e n sio n   o f   th e   A NN .   T h e   e n h a n c e d   c las sif ier  is  train e d   u sin g   th e   Ba c k   P ro p a g a ti o n   ( BP )   a lg o rit h m   a n d   s o   th e   B P   e rro g e ts  m in i m ize d .   T h e   w e ll - train e d   A N h a th e   c a p a c it y   o f   c las si fy in g   th e   g e n e   e x p re ss io n   d a ta  to   t h e   a ss o c iate d   c las se s.  T h e   p ro p o se d   tec h n i q u e   is   e v a lu a ted   b y   c las si f ica ti o n   p e rfo rm a n c e   o v e th e   c a n c e c las s e s,  Ac u te  M y e lo id   L e u k e m ia  ( A M L )   a n d   Ac u t e   Ly m p h o b las ti c   L e u k e m ia  (ALL ).   T h e   c las si f ic a ti o n   p e rf o rm a n c e   o f   th e   e n h a n c e d   A NN   c la ss i f ier  is   c o m p a re d   o v e th e   e x isti n g   A NN   c la ss i f ier a n d   S VM  c las sif ier.   K ey w o r d :   A r ti f icial  Ne u r al  Net w o r k   ( A NN) ,   B ac k   p r o p ag atio n   ( B P),   Di m e n s io n alit y   r ed u cti on   E v o lu tio n ar y   p r o g r a m m i n g   ( E P ) ,   M icr o ar r ay   g e n ex p r es s io n   d ata,   P r o b ab ilis tic  P C A   ( P P C A ) ,   Su p er v i s ed   c lass i f ier ,     Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma n as w i n i P r ad h an ,   P . Dep ar tm en t o f   I n f o r m atio n   an d   C o m m u n icatio n   T ec h n o lo g y ,   Fak ir   Mo h a n   U n iv er s it y ,   B alaso r e - 7 5 6 0 1 9 ,   Od is h a,   I n d ia .   E m ail:  m r s . m an a s w i n i.p r ad h a n @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   E n o r m o u s   a m o u n o f   g en o m ic   an d   p r o teo m ic  d ata  ar a v aila b le  in   t h p u b lic  d o m ai n .   T h ab ilit y   t o   p r o ce s s   th is   in f o r m at io n   in   wa y s   th a ar u s ef u to   h u m a n k in d   is   b ec o m in g   in cr ea s in g l y   i m p o r tan [ 1 ] .   T h co m p u tatio n al  r ec o g n it io n   is   a   b asic  s tep   in   th u n d er s tan d i n g   o f   g e n o m a n d   it  is   o n o f   th ch alle n g es  i n   th a n al y s i s   o f   n e w l y   s e q u en ce d   g en o m es.   Fo r   an al y zi n g   g en o m ic  s eq u e n ce s   an d   f o r   i n ter p r etin g   g en e s ,   p r ec is an d   f a s to o ls   ar n ec ess ar y   [ 2 ] .   I n   s u c h   s it u ati o n ,   co n v e n tio n al  an d   m o d er n   s i g n al  p r o ce s s i n g   m et h o d s   p la y   s ig n i f ica n r o le  in   th e s f ield s   [ 1 ] .   A   r elativ e l y   n e w   ar ea   i n   b io - in f o r m a tics   is   Gen o m ic  s i g n a l   p r o ce s s in g   [ 1 4 ]   ( GSP ) .   I d ea ls   w it h   t h u tili za tio n   o f   tr ad iti o n al  d ig ita s i g n al  p r o ce s s i n g   ( DSP )   m et h o d s   i n   th r ep r esen tatio n   an d   an al y s i s   o f   g e n o m ic  d ata.   Gen i s   a   s e g m en o f   DN A ,   w h ic h   co n tain s   t h e   co d f o r   t h c h e m ical  co m p o s itio n   o f   a   p ar ticu lar   p r o tein .   Gen e s   s er v a s   t h p atter n   f o r   p r o tein s   a n d   s o m ad d itio n al  p r o d u cts,  a n d   m R N A   i s   t h e   m ai n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   2 ,     J u n e   201 8   :   95     1 0 4   96   in ter m ed iar y   th a tr an s la tes  g en i n f o r m atio n   in   t h p r o d u ctio n   o f   g en et icall y   e n co d ed   m o lec u les  [ 4 ] .   T h s tr an d s   o f   DN m o lec u les   u s u all y   co n ta in   t h g en o m ic  i n f o r m atio n   r ep r esen te d   b y   s eq u en ce s   o f   n u cleo tid s y m b o ls ,   s y m b o lic   co d o n s   ( tr ip lets   o f   n u cleo tid e s ) ,   o r   s y m b o lic  s eq u e n ce s   o f   a m i n o   ac id s   in   t h e   co r r esp o n d in g   p o l y p ep tid ch ain s   [ 2 ] .   Si m u lta n eo u s l y   m o n ito r in g   o f   t h e x p r ess io n   lev els   o f   te n s   o f   th o u s an d s   o f   g e n es  u n d er   d iv er s ex p er i m e n tal  co n d itio n s   h as  b ee n   e n ab led   b y   g e n ex p r ess io n   m icr o c h ip ,   w h ic h   is   p er h ap s   t h m o s r a p id ly   e x p an d i n g   to o o f   g e n o m an a l y s is .   T h is   p r o v id es  p o w er f u to o in   t h e   s tu d y   o f   co llec ti v e   g e n r ea ctio n   to   c h an g es   in   th e ir   en v ir o n m en ts ,   a n d   p r o v id es  i n d icatio n s   ab o u th e   s tr u ct u r es o f   t h i n v o l v ed   g e n n et w o r k s   [ 3 ] .   T o d ay ,   u s i n g   m icr o ar r ay s   it   is   p o s s ib le  to   s i m u lta n eo u s l y   m e asu r t h e x p r ess io n   le v els   o f   th o u s an d s   o f   g en e s ,   p o s s ib l y   all  g en e s   in   an   o r g an is m ,   i n   s in g le  ex p e r i m en [ 4 ] .   Mic r o a r r ay   tech n o l o g y   h a s   b ec o m an   in d is p en s ab le  to o in   th m o n i to r in g   o f   g en o m e - w id ex p r es s io n   le v els  o f   g en [ 5 ] .   T h a n al y s i s   o f   th g en e   ex p r ess io n   p r o f ile s   in   v ar i o u s   o r g an s   u s in g   m icr o ar r a y   tech n o l o g i e s   r ev ea ab o u s ep ar ate  g e n es,   g en e n s e m b les,  an d   t h m eta b o lic  w a y s   u n d er l y i n g   t h s tr u ctu r al l y   f u n ctio n al  o r g an izat i o n   o f   o r g an   an d   its   p h y s io lo g ical  f u n ctio n   [ 6 ] .   Diag n o s tic  tas k   ca n   b au to m a te d   an d   th ac cu r ac y   o f   t h co n v en t io n al  d iag n o s tic   m et h o d s   ca n   b i m p r o v ed   b y   th ap p licatio n   o f   m icr o ar r ay   tec h n o lo g y .   Mic r o ar r a y   t ec h n o lo g y   e n ab les   s i m u lta n eo u s   ex a m i n atio n   o f   t h o u s a n d s   o f   g e n ex p r ess io n s   [ 7 ] .   E f f icien r ep r esen tatio n   o f   ce ll  ch ar ac ter izatio n   at  t h m o l ec u lar   lev el  i s   p o s s ib le  w it h   m icr o ar r a y   tech n o lo g y   w h ic h   s i m u lta n e o u s l y   m ea s u r es  t h ex p r ess i o n   lev el s   o f   te n s   o f   t h o u s a n d s   o f   g e n es  [ 8 ] .   Gen e x p r ess io n   an a l y s is   [ 1 0 ]   [ 1 8 ]   th at  u til izes  m icr o ar r ay   tec h n o lo g y   h a s   w id r a n g o f   p o ten tial  f o r   ex p lo r in g   th e   b io lo g y   o f   ce lls   an d   o r g an is m s   [ 9 ] .   Mic r o ar r ay   tec h n o lo g y   ass is t s   i n   t h p r ec is p r ed ictio n   a n d   d iag n o s i s   o f   d is ea s e s .   T h r ee   co m m o n   t y p e s   o f   m ac h i n lear n in g   tec h n iq u e s   u tili ze d   i n   m icr o ar r ay   d ata   an al y s is   ar cl u s ter i n g   [ 1 1 ]   [ 1 5 ] ,   class if ica tio n   [ 1 2 ]   [ 1 6 ] ,   an d   f ea tu r s elec tio n   [ 1 3 ]   [ 1 7 ] O f   th ese,   class i f icatio n   p la y s   cr u cial  r o le  in   t h f ield   o f   m icr o ar r ay   t ec h n o lo g y .   Ho w e v er ,   clas s i f ic atio n   i n   m icr o ar r ay   tech n o lo g y   i s   co n s id er ed   to   b v er y   ch al len g i n g   b ec au s o f   th h i g h   d i m e n s io n alit y   a n d   s m all  s a m p le  s ize  o f   th g e n ex p r ess io n   d ata.   Nu m er o u s   w o r k s   h av b ee n   ca r r i ed   o u f o r   th ef f ec ti v class i f icatio n   o f   th g e n e   ex p r ess io n   d ata.   A   f e w   r ec en w o r k s   av ai lab le  in   t h liter atu r ar r ev ie w ed   in   t h f o llo w in g   s ec tio n .       2.   RE L AT E WO RK S   So m o f   t h r ec e n r elate d   r esear ch   w o r k s   ar r e v ie w ed   h er e.   L iu   et  a l.   [ 1 9 ]   h a v o f f er ed   an   an al y tical  m et h o d   f o r   ca te g o r izin g   t h g en e   ex p r es s io n   d ata.   I n   t h p r o p o s ed   m et h o d ,   d im en s io n   r ed u ctio n   h as  b ee n   ac h iev ed   b y   u t ilizi n g   t h k er n el  p r i n cip al  co m p o n en a n al y s i s   ( KP C A )   an d   ca te g o r izatio n   h as  b ee n   ac h iev ed   b y   u tili z in g   t h lo g i s tic  r eg r es s io n   ( d i s cr i m i n atio n ) .   KP C is   g en er ic   n o n li n ea r   f o r m   o f   p r i n cip al   co m p o n e n t   an al y s is .   F iv e   v ar ied   g en e x p r ess io n   d atas ets  r elate d   to   h u m a n   t u m o r   s a m p le s   h as  b ee n   c ateg o r ized   b y   u tili zi n g   th p r o p o s ed   alg o r ith m .   T h h ig h   p o ten tial  o f   t h p r o p o s ed   alg o r ith m   i n   ca te g o r izin g   g en e   ex p r es s io n   d ata   h a s   b ee n   co n f ir m ed   b y   co m p ar in g   with   o t h er   w ell - k n o w n   cla s s i f ic atio n   m et h o d s   li k e   s u p p o r v ec to r   m ac h i n es  a n d   n eu r al  n et w o r k s .   R o b er to   R u iz  et  al.   [ 2 0 ]   h av e   p r o p o s e d   n o v el  h eu r i s tic   m et h o d   f o r   s elec ti n g   ap p r o p r iate  g e n s u b s ets  w h ic h   ca n   b u tili ze d   in   t h cla s s i f icati o n   tas k .   Stati s tica l   s ig n i f ica n ce   o f   t h i n cl u s io n   o f   g e n to   t h f in al  s u b s et  f r o m   a n   o r d er ed   lis is   t h cr it er ia  o n   w h ic h   t h eir   m et h o d   is   b ased .   C o m p ar is o n   r esu lt  h a s   p r o v ed   th at  t h m e th o d   w a s   m o r ef f ec ti v an d   ef f icien th a n   o th er   s u c h   h eu r i s tic  m et h o d s .   T h eir   m et h o d   ex h ib it s   o u t s ta n d in g   p er f o r m an ce   b o th   i n   id e n ti f i ca tio n   o f   i m p o r ta n t   g en e s   an d   i n   m i n i m izat io n   o f   co m p u tatio n al  co s t.   P en g   et  a l .   [ 2 1 ]   h av p er f o r m ed   co m p ar ativ a n al y s is   o n   d if f er e n b io m ar k er   d is co v er y   m eth o d s   th at  i n cl u d es  s i x   f ilter   m et h o d s   an d   th r ee   w r ap p er   m e th o d s .   Af ter   t h i s ,   t h e y   h a v p r ese n te d   h y b r id   ap p r o ac h   k n o w n   a s   FR - W r ap p er   f o r   b io m ar k er   d is co v er y .   T h o b j ec ti v o f   th eir   ap p r o ac h   w as  to   ac h iev a n   o p ti m u m   b alan ce   b et w ee n   p r ec is io n   an d   co m p u tatio n   co s t,   b y   e x p lo itin g   t h e f f icie n c y   o f   t h f ilt er   m et h o d   an d   t h e   ac cu r ac y   o f   t h w r ap p er   m et h o d .   I n   th e ir   h y b r id   ap p r o ac h ,   th m aj o r ity   o f   t h u n r elate d   g en e s   h a v b ee n   f ilter ed   o u u tili z in g   t h e   Fi s h e r s   r atio   m e th o d ,   w h ic h   i s   s i m p le,   ea s y   to   u n d er s ta n d   a n d   i m p le m e n t.   T h en   t h e   r ed u n d an c y   h as  b ee n   m i n i m iz ed   u tili zi n g   w r ap p er   m et h o d .   T h p er f o r m a n ce   o f   t h F R - W r ap p e r   ap p r o ac h   h as  b ee n   ap p r aised   u tili zi n g   f o u r   w id el y   u s ed   m icr o ar r ay   d atasets .   E x p er i m en ta r esu lt s   h av p r o v ed   th at  t h h y b r id   ap p r o ac h   is   ca p ab le  o f   ac h iev in g   m ax i m u m   r elev a n ce   w it h   m in i m u m   r ed u n d an c y .   Mr a m o r   et  al.   [ 2 2 ]   h av p r o p o s ed   m et h o d   f o r   th a n al y s i s   o f   g en e x p r es s io n   d ata  t h a g i v es  a n   u n f ail in g   cla s s i f icatio n   m o d el  an d   g i v es   u s ef u l   in s i g h t   o f   t h e   d ata  in   t h f o r m   o f   i n f o r m ati v p er ce p tio n .   T h e   p r o p o s ed   m e th o d   is   ca p ab le  o f   f i n d in g   s i m p le  p er ce p tio n s   o f   ca n ce r   g e n ex p r es s io n   d ata  s ets  u t ilizi n g   v er y   s m al s u b s e o f   g e n es  b y   p r o j ec tio n   s co r in g   a n d   r an k in g   h o w ev er   p r ese n ts   clea r   v is u al  c lass if icatio n   b et w ee n   ca n ce r   t y p e s .   T h e y   h av p r o p o s ed   in   v ie w   o f   d ata  v is u aliza t io n s   p r o m is in g   p ar in   p en etr ati v d ata   an al y s is ,   s h o r r u n ti m es  a n d   in ter ac ti v i n ter f ac e,   t h at   d at v is u aliza tio n   w o u ld   en h a n c o th er   r ec o g n ized   tech n iq u es  i n   ca n ce r   m icr o ar r a y   an al y s i s   ass i s ted   b y   e f f icie n p r o j ec tio n   s ea r ch   m et h o d s   an d   b ec o m p ar o f   th s tan d ar d   an al y s i s   to o lb o x .   W o n g   et  a l.   [ 2 3 ]   h av e   p r o p o s ed   r eg u la tio n - le v el  m et h o d   f o r   s y m b o li zi n g   t h Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     I SS N:  2252 - 8938       E vo lu tio n a r C o mp u ta tio n a A lg o r ith b B len d in g   o f P P C A   a n d   E P - E n h a n ce d   ( Ma n a s w in i P r a d h a n )   97   m icr o ar r a y   d ata  o f   ca n ce r   cl ass i f icatio n   th at  ca n   b o p tim ized   u t ilizi n g   g e n etic  al g o r ith m s   ( G As) .   T h p r o p o s ed   s y m b o liza tio n   d ec r e ases   t h d i m e n s io n a lit y   o f   m i cr o ar r ay   d ata  to   g r ea ter   e x t en co m p ar ed   w it h   th tr ad itio n al  ex p r es s io n - le v el  f ea tu r e s .   Sev er al  s ta tis tica l   m ac h i n e - lear n i n g   m e th o d s   h av b ec o m u s ab le   an d   e f f ic ien t   i n   ca n ce r   cla s s i f icatio n   b ec au s n o is e   an d   v ar iab ilit y   ca n   b e   ac co m m o d ated   in   th e   p r o p o s ed   s y m b o lizatio n .   I h a s   b ee n   co n f ir m ed   t h at  th t h r ee   r eg u lati o n   lev el  r ep r esen ta tio n   m o n o t o n icall y   co n v er g es   to   s o lu tio n   b y   e x p er i m e n tal   r esu l ts   o n   r ea l - w o r ld   m icr o ar r ay   d ataset s .   T h is   h as   co n f ir m ed   t h p r ese n ce   o f   th r ee   r eg u latio n   lev e ls   ( u p - r e g u la tio n ,   d o w n - r eg u lat io n   a n d   n o n - s i g n i f ican r eg u latio n )   ass o ciate d   w it h   ea c h   p ar ticu lar   b io lo g ical  p h en o t y p e.   I n   ad d itio n   to   im p r o v e m e n to   ca n ce r   class i f icat io n   ca p ab ilit y ,   th ter n ar y   r eg u lat io n - lev e l p r o m o te s   th v is u aliza t io n   o f   m icr o ar r ay   d a ta.   Ah m ad   M.   Sar h an   [ 7 ]   h as  d ev elo p ed   an   A NN  a n d   th D is cr ete  C o s i n T r an s f o r m   ( D C T )   b ase d   st o m ac h   ca n ce r   d etec tio n   s y s t e m .   C las s i f icatio n   f ea tu r e s   ar e   ex tr ac ted   b y   t h p r o p o s ed   s y s te m   f r o m   s to m ac h   m icr o ar r a y s   u til izin g   DC T .   ANN  d o es t h C las s i f icatio n   ( tu m o r   o r   n o - tu m o r )   u p o n   ap p licatio n   o f   t h f ea t u r es   ex tr ac ted   f r o m   t h DC T   co ef f i cien ts .   I n   h is   s t u d y   h h as  u s e d   th m icr o ar r a y   i m a g es  t h at  w er o b tain ed   f r o m   th Sta n f o r d   Me d ical  Data b ase  ( SMD) .   T h ab ilit y   o f   th p r o p o s ed   s y s te m   to   p r o d u ce   v er y   h i g h   s u cc es s   r ate  h as  b ee n   co n f ir m ed   b y   s i m u l atio n   r esu lts .   P ap ac h r is to u d is   et  a l.   [ 2 4 ]   h av o f f er ed   So Fo C les,  a n   in ter ac tiv e   to o th at  h as  m ad s e m a n tic   f ea tu r f ilter i n g   p o s s ib ilit y   in   m icr o ar r ay   cla s s i f icat io n   p r o b lem s   b y   th e   u tili za t io n   o f   ex ter n al,   u n a m b i g u o u s   k n o w led g ac q u ir ed   f r o m   th Ge n On to lo g y .   B y   i m p r o v in g   an   in it iall y   cr ea ted   f ea tu r s et  w i th   t h h elp   o f   leg ac y   m et h o d s ,   g e n es  th at  ar ass o ciate d   w it h   t h s a m b io lo g ical  p at h   d u r in g   th m icr o ar r a y   e x p er im en ar ex tr ac ted   b y   t h u tili za tio n   o f   t h id ea   o f   s e m a n tic  s i m ilar it y .   As  o n o f   its   m a n y   f u n ctio n s ,   So Fo C le s   o f f er s   h u g r ep o s ito r y   o f   s e m an tic   s i m ilar it y   m et h o d s   f o r   d er iv in g   f ea t u r s et s   an d   m ar k er   g e n es.  Di s cu s s io n   ab o u t th s tr u ct u r an d   f u n ctio n alit y   o f   t h to o l,  an d   it s   ab ilit y   in   i m p r o v i n g   t h class i f icatio n   ac cu r ac y   h a s   b ee n   g i v en   in   d etail.   B y   m ea n s   o f   ex p er i m en ta ev al u a tio n ,   th i m p r o v ed   class i f icatio n   ac c u r ac y   o f   th So Fo C le s   h as   b ee n   d e m o n s tr ated   u til izin g   d if f er en t   s e m an tic  s i m ilar it y   co m p u tatio n   m et h o d s   i n   t w o   r ea l d atasets     Deb n ath   et  a l.   [ 2 5 ]   h av p r o p o s ed   an   ev o l u tio n ar y   m et h o d   th at  i s   ca p ab le  o f   s elec ti n g   s u b s et   o f   p o ten tiall y   i n f o r m ati v g e n e s   th at   ca n   b u s ed   in   s u p p o r v ec to r   m ac h i n ( SV M)   clas s i f ier s .   T h p r o p o s ed   ev o lu tio n ar y   m et h o d   esti m ate s   th f it n ess   f u n ct io n   u tili zi n g   SVM  an d   s p ec if ied   s u b s et  o f   g e n f ea tu r es,  a n d   n e w   s u b s ets   o f   f ea t u r es   w er ch o s e n   f o u n d ed   o n   t h f r eq u en c y   o f   o cc u r r e n ce   o f   t h f ea t u r es  in   t h ev o lu tio n ar y   ap p r o ac h   an d   am o u n o f   g e n er aliza tio n   er r o r   in   SVMs.  He n ce ,   th eo r etica ll y ,   th s elec ted   g e n es   r ef lect  t h e   g e n er aliza tio n   p er f o r m a n ce   o f   S VM   cla s s i f ier s   to   ce r tai n   ex te n t.  C o m p a r is o n   w i th   s e v er al   ex is t in g   m et h o d s   h a s   co n f ir m ed   th at  b etter   clas s i f icatio n   ac cu r ac y   ca n   b ac h iev ed   b y   t h p r o p o s ed   m et h o d   w it h   f e w er   n u m b er s   o f   s elec t ed   g en es.  Fro m   t h r ev ie w ,   i t   ca n   b s ee n   th a m o s o f   th e   r ec en w o r k s   h a v e   p er f o r m ed   th e   clas s i f icatio n   u s in g   s elec ti v g e n e x p r ess io n   d ata.   T h s elec ted   g en e   ex p r ess io n   s u b - d ataset   h as  b ee n   o p ti m ized   an d   clas s if ied   u s i n g   tr ad itio n al  clas s i f ier s .   T h o u g h   t h o p ti m izati o n   is   ef f ec ti v th e   u lti m ate  o b j ec tiv i s   n o att ain ed   b ec au s e   t h ef f ec t iv e n ess   o f   clas s i f icatio n   is   in ad e q u ate.   Hen ce ,   th e   en h a n ce m en o f   clas s i f ier   b ec o m e s   a n   e s s e n tial   p r e - r eq u i s it f o r   e f f ec tiv e   clas s i f icatio n   o f   m icr o ar r ay   g en e   ex p r ess io n   d ata.   I n   th i s   p ap er ,   w p r o p o s an   ef f ec t iv cla s s i f icat io n   tec h n iq u th at  u s e s   an   e n h a n ce d   s u p er v is ed   class i f ier .   I i s   w e ll  k n o w n   t h a m icr o ar r a y   g e n e x p r ess io n   d atasets   ar c h ar ac ter ized   b y   h ig h   d i m e n s io n   a n d   s m al s a m p le  s ize.   T h d i m e n s io n   o f   t h g en e x p r ess io n   d ataset  is   r ed u ce d   u s i n g   P P C A .   W ith   th aid   o f   th e   d i m en s io n al it y   r ed u ce d   g e n ex p r ess io n   d atase t,  th A N N,   w h ich   i s   s elec ted   as  s u p er v i s ed   class if ier   in   o u r   w o r k ,   is   e n h an ce d   u s i n g   E P   te ch n iq u e.   T h en h a n ce d   clas s i f ier   is   u tili ze d   f o r   clas s i f icatio n   an d   s o   i t is   tr ain ed   u s i n g   B P   alg o r ith m .   T h w el l - tr ai n ed   class i f ier   i s   th e n   s u b j ec ted   t o   th class i f icatio n   o f   m icr o ar r a y   g en e   ex p r ess io n   d ata s et.   T h r est  o f   th p ap er   is   o r g an ized   as  f o ll o w s .   Sec tio n   3   d etails  t h p r o p o s ed   class if ica tio n   tech n iq u w it h   r eq u ir ed   m a th e m atica f o r m u latio n s   an d   illu s tr atio n s .   Sect io n   4   d is cu s s es  ab o u t h e   i m p le m en ta tio n   r es u lts   a n d   S e ctio n   5   co n clu d es t h p ap er .       3.   CL AS SI F I CAT I O T E CH NIQU E   F O M I CRO ARR AY  G E NE   E XP R E SS I O D AT   Her e,   an   ef f icie n tech n iq u t o   class if y   m icr o ar r ay   g e n ex p r ess io n   d ata  is   p r o p o s ed .   T h p r o p o s ed   tech n iq u is   co m p r is ed   o f   t h r ee   f u n d a m e n tal  p r o ce s s e s ,   n a m el y ,   d i m en s io n ali t y   r ed u ctio n ,   d ev elo p m en t   o f   s u p er v i s ed   class if ier   an d   g e n e   class i f icatio n .   T h d ev elo p m en o f   e n h an ce d   s u p er v i s ed   cl ass i f ier   is   i llu s tr ated   in   th Fig u r e   1   an d   th tr ai n i n g   p r o ce s s   is   d ep icted   in   Fi g u r e   2.   T h d im e n s io n alit y   r ed u c tio n   in v o l v es   th e   p r o ce s s   o f   r ed u c i n g   th e   d i m e n s io n   o f   th e   m icr o ar r ay   g e n e   ex p r ess io n   d ata  u s i n g   P P C A .   I n   th s ec o n d   p r o ce s s ,   s u p e r v is ed   clas s if ier   is   d ev elo p ed   u s i n g   f ee d   f o r w ar d   A N N,   w h ich   is   en h a n ce d   u s i n g   E P   tech n iq u e.   I n   t h e   g e n e   class if ica tio n ,   t h e n h a n ce d   class i f ier   i s   tr ai n ed   u s i n g   th g e n ex p r ess io n   d ata  an d   th en   th tes tin g   p r o ce s s   is   co n d u cted .   So ,   g iv e n   m icr o ar r a y   g en e   ex p r ess io n   d ata,   th c lass if ie r   ef f ec tiv e l y   c lass if ie s   t h d a ta  b y   r ep r esen ti n g   t h clas s   to   w h ic h   t h d ata   b elo n g s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   2 ,     J u n e   201 8   :   95     1 0 4   98         Fig u r 1 .   E n h a n ce m e n t o f   Fee d   Fo r w ar d   A NN  u s i n g   E P   tech n iq u e     Fig u r 2 .   T r ain in g   p r o ce s s   o f   en h a n ce d   s u p er v is ed   class i f ier   u s i n g   B P   alg o r ith m       3 . 1 .     Dim e ns io na lity   R ed uct io Usi ng   P P CA   L et,   t h m icr o ar r ay   g en e x p r ess io n   d ata  b e 1 0 , 1 0 ; g s jk N k    N j      M ,   w h er e,   s N   r ep r esen ts   th e   n u m b er   o f   s a m p les  an d   g N r ep r esen ts   th e   n u m b e r   o f   g en e s .   T h d i m e n s io n   o f   g en e   d ata  is   h i g h er   an d   s o   it  is   s u b j ec ted   to   d im e n s io n alit y   r ed u ctio n .   I n   d i m e n s io n alit y   r ed u ctio n ,   th h ig h   d i m en s io n a l   g en e   d ata  jk M   is   co n v er ted   to   l o w   d i m e n s io n a g en e   d ata.   T o   r ed u ce   th e   d i m e n s io n alit y ,   w e   u s P P C A ,   w h ic h   is   P C A   w i th   t h p r esen ce   o f   p r o b ab ilis tic  m o d el  f o r   th d ata.   T h P P C A   alg o r ith m   co m p o s ed   b y   T ip p in g   an d   B is h o p   [ 2 6 ]   is   ca p ab le  o f   ca lcu latin g   lo w   d i m en s io n a r ep r esen tatio n   u tili zi n g   r ig h tl y   f o r m ed   p r o b a b ilit y   d is tr ib u t io n   o f   t h h ig h er   d i m e n s io n al  d ata.   T h in s ti n cti v attr ac tio n   o f   t h p r o b ab ilis tic  r ep r esen tatio n   is   b ec au s o f   th f ac t h at  t h e   d ef in it io n   o f   th p r o b ab ilis tic  m ea s u r allo w s   co m p ar is o n   w i t h   o th er   p r o b a b ilis tic  tech n iq u e s ,   at  th s a m ti m m a k i n g   s tatis t ical  test i n g   ea s ier   an d   p er m itti n g   th u tili za t io n   o f   B ay esia n   m eth o d s .   Di m e n s io n a li t y   r ed u ctio n   ca n   b e   ac h iev ed   b y   m a k i n g   u s o f   P P C A   a s   g e n er ic  Ga u s s ian   d en s it y   m o d el.   Di m e n s io n alit y   r ed u ctio n   f ac ilit ate s   ef f icien co m p u tatio n   o f   t h m ax i m u m - li k eli h o o d   esti m ates   f o r   th p ar a m e ter s   co n n ec ted   w it h   th e   co v ar ia n ce   m atr i x   f r o m   th d ata  p r in c i p al  co m p o n e n t s .   B y   p er f o r m in g   th d i m e n s io n alit y   r ed u c tio n   u s i n g   P P C A ,   m icr o ar r a y   g en e   ex p r es s io n   d ata  o f   d i m en s io n   g s N N   is   r ed u c ed   to ' ' g s N N .   T h d i m en s io n al it y   r ed u ce d   m atr i x   is   g iv e n   as M ^ .   Oth er   th a n   d i m en s io n a lit y   r ed u ctio n ,   th P P C A   f in d s   m o r p r ac tical   ad v an ta g es s u c h   as  f in d i n g   m i s s i n g   d ata,   clas s i f icatio n   a n d   n o v elt y   d etec tio n   [ 2 6 ] .     3 . 2 .     E nh a nce m e nt  o f   F ee d F o rw a rd  ANNs   Her e,   an   e n h an ce d   s u p er v is ed   class i f ier   u s in g   m u lti - la y er   f ee d   f o r w ar d   A N Ns  is   d ev elo p ed .   T h en h a n ce m en t   o f   t h n e u r al  n et w o r k   is   ac co m p lis h ed   b y   o p ti m izin g   t h d i m e n s io n   o f   t h h id d en   la y er   u s i n g   E P   tech n iq u e.   E P   is   a   s to ch asti c   o p ti m izatio n   s tr ateg y   p r i m ar il y   f o r m u lated   b y   L a w r e n ce   J .   Fo g el   i n   1 9 6 0 ,   w h ic h   is   s i m ilar   to   g en etic  alg o r ith m ,   b u it  s tr ess e s   o n   th b eh av io r al  lin k ag b e t w ee n   p ar en ts   an d   th eir   o f f s p r in g   i n s tead   o f   att e m p tin g   to   i m itate  s p ec if ic  g en etic  o p er ato r s   as  s ee n   i n   n at u r e.   T h E P   tech n iq u e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     I SS N:  2252 - 8938       E vo lu tio n a r C o mp u ta tio n a A lg o r ith b B len d in g   o f P P C A   a n d   E P - E n h a n ce d   ( Ma n a s w in i P r a d h a n )   99   is   co m p r is ed   o f   ( 1 )   p o p u latio n   in i tializatio n ,   ( 2 )   f itn es s   ca lcu latio n   ( 3 )   s elec tio n   an d   ( 4 )   m u tatio n .   T h E P tec h n iq u u s ed   to   en h an ce   th cla s s i f ier   is   d is c u s s ed   b elo w .     St ep1 A   p o p u latio n   s et a X 1 N a 0   p   is   in itialized ,   w h er e,   a X   is   an   ar b itr ar y   i n te g er   g en er ate d   w it h i n   t h in ter v al  ) 1 , 0 ( H N   an d   p N   is   th p o p u latio n   s ize.     Ste 2 :   p N   n e u r al  n et w o r k s ,   ea ch   w it h   a n   i n p u la y er ,   h id d en   la y er   a n d   an   o u tp u t   la y e r   ar d esig n ed .   I n   ev er y   th a   n eu r al  n et w o r k ,   ' s N   ( d im en s io n a lit y   r ed u ce d )   in p u n eu r o n s   a n d   b ias  n e u r o n ,   a X   h i d d en   n eu r o n s   an d   b ias n e u r o n   a n d   an   o u tp u n eu r o n   ar p r esen t.     Ste p 3 :   T h d esig n ed   NN  is   weig h ted   an d   b iased   r an d o m l y .   T h d ev elo p ed   NN  is   s h o w n   i n   Fi g u r e   3.           Fig u r 3 .   T h A NN  d ev elo p ed   w it h   h id d en   n e u r o n s   t h at  ar r ec o m m e n d ed   b y   E P   in d i v id u a ls       Ste p 4 :   T h b asis   f u n ctio n   a n d   ac tiv atio n   f u n ctio n   ar s elec t ed   f o r   th d esig n ed   NN  as f o ll o w s     1 0 ^ ' g N k jk jk j M w y 1 0 ' s N j             ( 1 )     y e y g 1 1 ) (                   (2 )     y y g ) (                   ( 3 )     E q u atio n   1   is   th b asis   f u n ct io n   ( g iv e n   o n l y   f o r   in p u la y er ) ,   E q u atio n   2   an d   E q u atio n .   3   r e p r esen ts   th e   s ig m o id   a n d   id en ti t y   ac ti v atio n   f u n ctio n ,   w h ic h   i s   s elec ted   f o r   h id d en   la y er   a n d   o u t p u la y er   r esp ec ti v el y .   I n   E q u atio n   1   M ^ is   th d i m e n s io n ali t y   r ed u ce d   m icr o ar r ay   g en d a ta,   jk w   is   th w ei g h o f   th n eu r o n s   an d     is   th b ia s .   T h b asis   f u n ctio n   g i v en   i n   E q u at io n   1   is   co m m o n l y   u s ed   i n   all  t h r e m ain in g   la y er s   ( h id d en   an d   o u tp u la y er ,   b u t   w it h   t h n u m b er   o f   h id d en   a n d   o u tp u n e u r o n s ,   r esp ec ti v el y ) .   T h M ^ is   g i v en   to   th e   in p u t   la y er   o f   th p N   ANNs a n d   th o u tp u t f r o m   t h e   all  t h o s A NN s   ar d eter m i n ed .     Ste p 5 :   T h lear n in g   er r o r   is   d eter m i n ed   f o r   all   th p N   n et w o r k s   as f o llo w s     1 0 ' ' 1 s N b ab s a Y D N E                 ( 4 )     w h er e,   a E   is   th er r o r   in   th th a   NN,   D   is   th d esire d   o u tp u t a n d   ab Y   is   t h ac tu al  o u tp u t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   2 ,     J u n e   201 8   :   95     1 0 4   100   Ste 6 :   Fit n ess   is   d eter m in ed   f o r   ev er y   in d i v id u al,   w h ic h   is   p r esen in   th p o p u latio n   p o o l,  u s i n g   t h f it n es s   f u n ctio n   as  f o llo w s     1 0 1 p N a a a a E E F                   ( 5 )     Ste 7 :   T h i n d iv id u als   w h ic h   h av e   m ax i m u m   f it n es s   ar e   s elec ted   f o r   th e   ev o l u tio n ar y   p r o ce s s ,   m u tatio n .   So ,   2 p N in d iv id u als ar s elec ted   f r o m   t h p o p u latio n   p o o l a n d   s u b j ec ted   to   m u tatio n .     Ste 8 :   I n   m u tatio n ,   n e w   2 p N   in d iv id u als  ne w X   ar g en er ated   to   f ill  t h p o p u latio n   p o o an d   th e   g en er atio n   is   g iv e n   as  f o llo w s     o t h e r w i s e   ;    2      ;    2      ;    2 1 d P d d P d d ne w M N M if M N M if M X                 ( 6 )     I n   E q u atio n   6 ,   th m u tatio n   s et  d M   is   d eter m in ed   as   l be s t in d N - M   M ,   w h er e ,   } , , 3 , 2 , 1 { in M   is   t h m ed ia n   o f   l b es t N an d   l b es t N   is   s et   o f   b est   in d i v id u al s   th at  h a s   m ax i m u m   f itn e s s   1 d M is   d eter m i n ed   as ' d d M M ,   w h er e,   ' d M is   s et  o f   r an d o m   in te g er s   t h at  ar e   g en er ated   w it h in   t h in ter v al ) 1 , ( H N .   T h s et  ' d M   is   g en er ated   in   s u c h   w a y   t h at  it  s ati s f ie s   th e   f o llo w in g   co n d itio n s     ( i)   d P d M N M 2 '                 ( 7 )     ( ii)  l be s t d N M '                 ( 8 )     I n   E q u atio n   6 ,   2 d M is   t h s et  o f   r an d o m   ele m e n ts   w h ic h   ar tak e n   f r o m   th s et  d M   s u ch   t h at.     2   2 P d N M   an d   in d M M 2 .     Ste 9 :   T h n e w l y   o b tai n ed   in d iv id u als  ne w X   o cc u p y   t h p o p u l atio n   p o o an d   s o   th p o o r et ain s   it s   s ize   p N .   T h en ,   NNs   ar d ev elo p ed   as   p er   th i n d i v id u al s   p r ese n i n   th e   n e w   p o p u latio n   p o o an d   th p r o ce s s   is   iter ativ el y   r ep ea ted   u n t il  it   r ea ch es  t h e   m a x i m u m   n u m b er   o f   iter atio n   1 m a x I On ce ,   th e   p r o ce s s   is   co m p leted ,   t h b est in d i v id u al   is   o b tain ed   f r o m   t h p o p u lati o n   p o o l b ased   o n   th f i tn e s s   v alu e.     Ste 1 0 :   T h o b tain ed   b est  i n d iv id u al  is   s to r ed   an d   th p r o ce s s   is   ag ai n   r ep ea ted   f r o m   s tep 1   f o r   2 m a x I   iter atio n s .   I n   ea ch   iter atio n ,   b est  in d iv id u al  is   o b tain ed   an d   s o   2 m a x I   b est  in d iv id u als  ( t h b e s in d iv id u al   r ep r esen ts   n u m b er o f   h id d en   u n i ts ,   w h ic h   is   ter m ed   as  b es t H )   ar o b tain ed   af ter   co m p letio n   o f   all  t h e   iter atio n s .   Am o n g   t h 2 m a x I   iter atio n s ,   t h b es in d iv id u al  w h ic h   h a s   m ax i m u m   f r eq u e n c y   i.e .   th i n d i v id u al,   w h ic h   is   s elec ted   as  b est  f o r   th m o s n u m b er   o f   ti m es  i s   s e lecte d   as  th f i n al  b est  i n d iv id u al.   T h u s   o b tain ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     I SS N:  2252 - 8938       E vo lu tio n a r C o mp u ta tio n a A lg o r ith b B len d in g   o f P P C A   a n d   E P - E n h a n ce d   ( Ma n a s w in i P r a d h a n )   101   b est  in d iv id u al  is   s ele c ted   as  th d i m e n s io n   o f   th h id d en   la y er   an d   s o   th NN  i s   d esig n ed .   Hen ce ,   an   en h an ce d   NN  i s   d ev elo p ed   b y   o p ti m izi n g   t h d i m e n s io n   o f   th h id d e n   la y er   u s in g   t h E P   tech n iq u e.     3 . 3 .     Cla s s if ica t io n o f   M icro a rr a y   G ene  E x pres s io n us ing   t he  E nh a nce C la s s if ier   I n   t h cla s s i f icatio n   o f   m icr o ar r ay   g e n e x p r ess io n   d ata,   t wo   p h ases   o f   o p er atio n   ar p er f o r m ed   t h a t   in cl u d tr ain in g   p h ase  an d   tes tin g   p h ase.   I n   th tr ain i n g   p h ase,   th en h a n ce d   s u p er v is ed   class i f ier   is   tr ain ed   u s i n g   t h B P   alg o r ith m .   T h d i m en s io n al it y   r ed u ce d   m icr o ar r ay   g e n e x p r ess io n   d atas et   is   u tili ze d   to   tr ai n   th NN.     3 . 3 . 1 .   T ra ini ng   P ha s e:   M ini m i za t io n o f   E rr o by   B P   a lg o rit h m   T h tr ain in g   p h ase  o f   t h NN  u s i n g   B P   alg o r ith m   i s   d is cu s s e d   b elo w .   1.   T h w ei g h ts   ar r a n d o m l y   g e n er ated   w it h in   th e   i n ter v al  1 , 0   a n d   ass ig n ed   to   t h h id d en   la y er   as  w ell  as o u tp u t la y er .   Fo r   in p u t la y e r ,   th w ei g h ts   m ai n tai n   co n s t an t v al u o f   u n it y .   2.   T h tr ain in g   g e n d ata  s eq u en ce   is   g iv e n   to   t h NN  s o   th at  t h B P   e r r o r   is   d eter m i n ed   u s i n g   th e   E q u a tio n   4 .   T h b asis   f u n ct io n   an d   tr a n s f er   f u n ctio n   ar s i m ilar   to   t h at  u s ed   i n   t h o p tim izatio n   ( g i v e n   in   E q u atio n   1 , Eq u atio n   2   an d   E q u atio n   3 .   3.   W h en   t h B P   er r o r   is   ca lcu late d ,   th w ei g h ts   o f   all  th n eu r o n s   ar ad j u s ted   as f o llo w s     jk jk jk w w w                 ( 9 )     I n   E q u atio n   3 ,   jk w is   th ch an g i n   w e ig h w h ich   ca n   b d eter m in ed   as    E   y w jk jk . . ,   w h er e,   E is   th B P   er r o r   an d     is   th lear n i n g   r ate,   u s u all y   it r an g es  f r o m   0 . 2   to   0 . 5 .   4.   On ce   th w ei g h ts   ar ad j u s ted   as  p er   th E q u atio n   9 ,   th p r o ce s s   is   r ep ea ted   f r o m   s tep   2   u n til  th B er r o r   g ets  m in i m ized   to   least v alu e.   P r ac ticall y ,   t h cr iter io n   to   b s atis f ied   is 1 . 0 E .   T h B P   alg o r ith m   is   ter m i n ate d   w h e n   t h er r o r   g ets   m i n i m iz ed   to   m in i m u m   v al u e,   w h ich   co n s tr u e s   th at  t h e   d esig n ed   A N is   w ell  tr ai n ed   f o r   its   f u r t h er   test i n g   p h ase.     3 . 3 . 2 T esting   P ha s e Cla s s if i ca t io o f   G iv en  M icro a rr a y   G ene  S e qu ence   I n   t h tr ai n i n g   p h ase,   th e   ANN  lear n s   w el ab o u th e   tr ai n in g   g e n s eq u e n ce   a n d   th e   cl ass   u n d er   w h ic h   it  is   p r esen t.  T h w e ll - t r ain ed   A NN  ca n   cla s s i f y   t h m icr o ar r a y   g en s eq u en ce   i n   an   ef f ec ti v m a n n er .   Giv e n   test   s eq u e n ce ,   th d i m en s io n al it y   r ed u ctio n   is   p er f o r m ed   u s i n g   t h P P C A .   T h d im e n s io n a lit y   r ed u ce d   g en s eq u en ce   is   g iv en   as  i n p u to   t h w ell - tr ai n e d   en h a n ce d   s u p er v is ed   clas s i f ier .   T h class i f ier   ef f ec tiv e l y   c lass if ies  t h g e n s eq u e n ce   b y   d eter m i n in g   th cla s s   to   w h ic h   it   b elo n g s .   T h s u p er v is ed   class i f ier   is   d esig n ed   w i th   th in ten tio n   o f   clas s if y i n g   th m icr o ar r a y   g e n s eq u en ce   an d   h er eb y ,   it is   ac co m p lis h ed   w ell.       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h p r o p o s ed   class if icat io n   te ch n iq u is   i m p le m e n ted   i n   th e   MA T L A B   p lat f o r m   ( v er s io n   7 . 8 )   an d   it   is   e v alu a ted   u s in g   th e   m icr o ar r ay   g e n e x p r ess io n   d ata  o f   h u m a n   ac u te  le u k e m i as.  T h s tan d ar d   leu k e m ia   d ataset  f o r   tr ain in g   an d   test in g   i s   o b tain ed   f r o m   [ 2 7 ] .   T h tr ain in g   le u k e m ia  d ataset  is   o f   d i m en s io n   7192 g N   an d   38 s N .   T h is   h ig h   d i m e n s io n al  tr ain i n g   d ataset  is   s u b j e cted   to   d im en s io n ali t y   r ed u ctio n   u s in g   P P C A   an d   s o   d ataset  o f   d im en s io n   30 g N   an d   38 s N   is   o b tain ed .   I n   d ev elo p in g   th en h an ce d   s u p er v i s ed   class if ier ,   t h d i m en s io n a lit y   r ed u ce d   m icr o ar r a y   g en d atase t   is   u s ed   to   f in d   th e   o p tim a d i m en s io n   o f   t h h i d d en   la y er .   T h e n h a n ce m en o f   t h ANN  i s   p er f o r m ed   w it h   th e   p ar a m e tr ic   v alu e s   g i v e n   in   t h T ab le  1 .   I n   ea ch   iter atio n ,   th er r o r   g ets  m i n i m ized   an d   th o p tim al  v al u f o r   th e   d i m en s io n   o f   t h h id d en   la y er   is   f o u n d .   W h ile  en h a n ci n g   ANN,   th er r o r ,   w h ic h   is   d eter m i n ed   f o r   d if f er e n t   iter atio n s   an d   th e   ca lcu lated   f it n es s ,   w h ile   en h a n ci n g   AN N,   ar d ep icted   in   t h F ig u r e   4 .   T h tr ain i n g   o f   en h a n ce d   A NN  cla s s i f ier   i s   i m p le m e n ted   u s i n g   th Neu r al  Net w o r k   T o o lb o x   in   M A T L AB .   T h er r o r   v er s u s   ep o ch s ,   w h ic h   is   o b tain ed   i n   t h tr ain i n g   o f   A NN  u s i n g   B P ,   is   ill u s tr ated   in   Fig u r e   5.             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   2 ,     J u n e   201 8   :   95     1 0 4   102   T ab le  1 .   E P   p a r am eter s   u s ed   i n   th e n h a n ce m e n t o f   A NN   S . N o   EP Par a me t e r s   V a l u e s   1   p N   10   2   H N   20   3   D   0 . 2 5   ( f o r   A LL )   0 . 7 5   ( f o r   A M L )   4   1 m a x I   50   5   2 m a x I   1 0 0           ( a)   ( b )     Fig u r 4 .   E P   p e r f o r m a n ce   i n   en h a n ce m en t o f   A NN  cla s s i f ier : ( a)   E r r o r   v er s u s   N u m b er   o f   it er atio n s   an d   ( b )   Fit n e s s   v er s u s   n u m b er   o f   iter a tio n s .       On ce   t h e   en h a n ce d   s u p er v i s ed   class i f ier   is   d ev elo p ed   an d   tr ai n ed   w ell,   th e   clas s i f i ca tio n   i s   p er f o r m ed   b y   p r o v id in g   th e   m icr o ar r ay   g en e   ex p r es s io n   test   d ataset.   T h clas s i f ier   d etec ts   th t y p o f   ca n ce r   f r o m   th d atase w ith   g o o d   ac cu r ac y .   T h s ig n i f ican ce   o f   th en h an ce d   A NN  cla s s i f ier   is   d e m o n s tr ated   b y   co m p ar i n g   it s   clas s if icatio n   p e r f o r m an ce   w i th   t h at  o f   t h ex i s tin g   A NN  cla s s i f ier .   T h co m p ar i s o n   r es u lts   ar e   p r o v id ed   in   th T ab le  2 .   M o r e o v er ,   th p er f o r m a n ce   o f   t h c lass i f ier   is   al s o   co m p ar ed   w it h   th ex i s ti n g   SVM   class i f ier   an d   th r esu lts   ar g i v en   i n   th T ab le  3 .   T h co m p ar is o n   r esu lt s   g i v e n   in   th T ab le  d em o n s tr at th a t   th cla s s i f icatio n   ac c u r ac y   o f   th e n h an ce d   c lass if ier   w it h   o p ti m ized   h id d en   la y er   d i m e n s io n   is   g o o d ,   an d   9 0 m o r t h an   th a o f   t h ANN  clas s i f ier   w it h   ar b itra r y   h i d d en   la y er   d i m e n s io n .   Fro m   T ab le  2   an d   T a b le  3   r esu lt s ,   it  ca n   b s ee n   th at  t h e   p r o p o s ed   tech n iq u h as  g o o d   class i f icatio n   ac c u r ac y   an d   le s s   er r o r   r ate  w h e n   co m p ar ed   w it h   t h SVM  cla s s if ier . T h r esu lt s   s h o w   t h at  t h e   en h a n ce d   s u p er v is ed   cla s s i f ie r   p er f o r m s   w ell  i n   class i f y in g   t h m icr o ar r ay   g en ex p r ess io n   d ataset.           Fig u r 5 .   P er f o r m a n c o f   B P   in   tr ain i n g   th e n h an ce d   A NN         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     I SS N:  2252 - 8938       E vo lu tio n a r C o mp u ta tio n a A lg o r ith b B len d in g   o f P P C A   a n d   E P - E n h a n ce d   ( Ma n a s w in i P r a d h a n )   103     T ab le  2 .   C o m p ar is o n   b et w ee n   en h a n ce d   A NN  clas s i f ier   an d   ex is t in g   A NN  cla s s i f ier   C a n c e r   c l a ss   En h a n c e d   A N N   c l a ssi f i e r   H b e s t =4   Ex i st i n g   A N N   c l a ssi f i e r   C l a ssi f i c a t i o n   a c c u r a c y     ( i n   %)   Er r o r   r a t e   ( i n   %)   H = 2   H = 6   H = 8   C l a ssi f i c a t i o n   a c c u r a c y     ( i n   %)   Er r o r   r a t e   ( i n   %)   C l a ssi f i c a t i o n   a c c u r a c y   ( i n   %)   Er r o r   r a t e   ( i n   %)   C l a ssi f i c a t i o n   a c c u r a c y   ( i n   %)   Er r o r   r a t e   ( i n   %)   A LL   9 2 . 5 9 2 6   7 . 4 0 7 4   7 0 . 3 7 0 4   2 9 . 6 2 9 6   5 5 . 5 5 5 6   4 4 . 4 4 4 4   8 8 . 8 8 8 9   1 1 . 1 1 1 1   A M L   9 0 . 9 0 9 1   9 . 0 9 0 9   8 3 . 1 8 4 5   1 6 . 8 1 5 5   6 3 . 7 3 1 4   3 6 . 2 6 8 6   8 1 . 9 9 8 3   1 8 . 0 0 1 7       T ab le  3 .   C o m p ar is o n   b et w ee n   en h a n ce d   A NN  clas s i f ier   an d   ex is t in g   SVM  cla s s i f ier   C a n c e r   c l a ss   En h a n c e d   A N N   c l a ssi f i e r   Ex i st i n g   S V M   c l a ss i f i e r   C l a ssi f i c a t i o n   a c c u r a c y   ( i n   %)   Er r o r   r a t e   ( i n   %)   C l a ssi f i c a t i o n   a c c u r a c y   ( i n   %)   Er r o r   r a t e   ( i n   %)   A LL   9 2 . 5 9 2 6   7 . 4 0 7 4   7 0 . 3 7 0 4   2 9 . 6 2 9 6   A M L   9 0 . 9 0 9 1   9 . 0 9 0 9   7 2 . 7 2 7 3   2 7 . 2 7 2 7       5.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p ap er ,   w h a v p r o p o s ed   an   e f f icie n cla s s i f icatio n   tech n iq u w it h   an   en h a n ce d   s u p er v i s ed   class i f ier   u s i n g   A N N.   T h p r o p o s ed   tech n iq u e   h a s   b ee n   d e m o n s tr ated   b y   p er f o r m i n g   t h cla s s i f icatio n   o f   A M L   a n d   AL L   ca n ce r s .   T h i m p le m e n tat io n   r es u lts   h a v e   s h o w n   th at  t h clas s i f icatio n   o f   t h ca n ce r   is   p er f o r m ed   w it h   g o o d   class if ic atio n   r ate.   T h b etter   clas s if ic atio n   p er f o r m an ce   is   ac h iev ed   m ai n l y   b ec a u s e   o f   th e n h a n ce m en t   o f   t h A N N.   T h en h a n ce m e n is   p er f o r m ed   w it h   t h i n ten tio n   o f   f in d i n g   t h d i m e n s io n   o th h id d en   la y er   s u c h   t h at  th e   er r o r   is   m i n i m ized .   U s in g   th E P ,   an   o p ti m al   d i m e n s io n   f o r   h id d en   la y er   h a s   b ee n   id en ti f ied .   T h tr ai n i n g   o f   A N u s i n g   B P   h as  r ed u ce d   th e   B P   er r o r   to   co n s id er ab le  a m o u n t.   T h co m p ar is o n   r es u lt s   f o r   ex i s ti n g   A NN   clas s i f ier   a n d   SVM   clas s i f ier   h as   d em o n s tr ated   t h at  t h e   class i f icatio n   ac cu r ac y   is   m o r in   th en h an ce d   A NN  clas s i f ier   r ath er   th a n   th o th er   class if ier .   Hen ce ,   it  ca n   b co n clu d ed   th at  t h p r o p o s e d   class if icatio n   tec h n iq u is   m o r e f f ec ti v in   cla s s i f y in g   t h m icr o a r r a y   g en e   ex p r ess io n   d ata  f o r   ca n ce r s   w i th   r e m ar k ab le  class i f icat io n   ac cu r ac y .       RE F E R E NC E S   [1 ] .   V a id y a n a th a n   a n d   By u n g - Ju n   Yo o n ,   " T h e   ro le  o sig n a p ro c e ss in g   c o n c e p ts  in   g e n o m ic a n d   p ro teo m ic s" ,   J o u rn a l   o t h e   Fra n k li n   I n stit u te ,   V o l . 3 4 1 ,   No . 2 ,   p p . 1 1 1 - 1 3 5 ,   M a rc h   2 0 0 4 .   [2 ] .   A n ib a Ro d rig u e z   F u e n tes ,   Ju a n   V .   L o re n z o   G in o ri   a n d   Rica rd o   G ra u   A b a lo ,   A   Ne w   P re d icto o f   Co d i n g   Re g io n s   in   G e n o m i c   S e q u e n c e s u sin g   a   C o m b in a ti o n   o f   Di ff e re n A p p ro a c h e s” ,   In ter n a ti o n a J o u r n a o Bi o lo g ic a a n d   L if e   S c ien c e s ,   Vo l.   3 ,   N o . 2 ,   p p . 1 0 6 - 1 1 0 ,   2 0 0 7 .   [3 ] .   Yin g   X u ,   Vic to Olm a n   a n d   Do n g   X u ,   " M in im u m   S p a n n i n g   T re e s   f o G e n e   Ex p re ss io n   Da ta  Clu ste rin g " ,   Ge n o me   In fo rm a t ics ,   Vo l.   1 2 ,   p p . 2 4 3 3 ,   2 0 0 1 .   [4 ] .   A n a n d h a v a ll G a u th a m a n ,   " A n a ly sis  o f   DN A   M icro a rra y   Da t a   u sin g   A ss o c iatio n   Ru les A   S e lec ti v e   S t u d y " ,   W o rld   Aca d e my   o S c ien c e ,   En g i n e e rin g   a n d   T e c h n o l o g y ,   Vo l. 4 2 ,   p p . 1 2 - 1 6 ,   2 0 0 8 .   [5 ] .   Ch in tan u   K.  S a rm a h ,   S a n d h y a   S a m a ra sin g h e ,   Do n   Ku las iri   a n d   Da n iel  Ca tch p o o le,  " A   S i m p le  Affy m e tri x   Ra ti o - tran sf o r m a ti o n   M e t h o d   Yie ld s   Co m p a ra b le  Ex p re ss io n   L e v e Qu a n ti f ica ti o n w it h   CDN A   Da ta" ,   W o rld   Aca d e my   o S c ien c e ,   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o l o g y ,   Vo l.   6 1 ,   p p . 7 8 - 8 3 ,   2 0 1 0 .   [6 ] .   Kh lo p o v a ,   G laz k o   a n d   G l a z k o ,   Diff e r e n ti a ti o n   o f   G e n e   E x p re ss i o n   P r o f il e Da ta   f o L i v e a n d   K id n e y   o P ig s” ,   W o rld   Aca d e my   o S c ien c e ,   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y ,   V o l .   5 5 ,   p p . 2 6 7 - 2 7 0 ,   2 0 0 9 .   [7 ] .   A h m a d   M .   S a rh a n ,   " Ca n c e r   Cl a ss if i c a ti o n   Ba se d   on   M icro a rra y   G e n e   E x p re ss io n   Da ta  U sin g   d c a n d   A n n " ,   J o u rn a o T h e o re ti c a a n d   A p p l ied   In f o rm a ti o n   T e c h n o lo g y ,   Vo l. 6 ,   No . 2 ,   p p . 2 0 7 - 2 1 6 ,   2 0 0 9 .   [8 ] .   Hu il in   X i o n g ,   Ya   Z h a n g   a n d   X ue - W e n   Ch e n ,   " Da ta - De p e n d e n Ke rn e M a c h i n e f o M i c ro a rra y   Da ta   Clas sif ic a ti o n " ,   IEE E/ ACM   T ra n sa c ti o n s   o n   Co m p u t a ti o n a B io l o g y   a n d   Bi o in fo rm a t ics   ( T CBB ) ,   Vo l. 4 ,   N o . 4 ,   p p . 5 8 3 - 5 9 5 ,   Oc to b e 2 0 0 7 .   [9 ] .   Ja v ier  He rre ro ,   Ju a n   M .   V a q u e ri z a s,  F a ti m a   A l - S h a h ro u r,   L u c ıa   Co n d e ,   A lv a ro   M a teo s,  Ja v ier  S a n to y o   Ra m o n   Dıa z - Uria rte  a n d   Jo a q u ın   Do p a z o ,   " Ne w   Ch a ll e n g e in   Ge n e   Ex p re ss io n   Da ta  A n a l y sis  a n d   th e   Ex ten d e d   G EP A S " ,   Nu c leic   Acid s R e se a rc h ,   Vo l.   3 2 ,   p p . 4 8 5 4 9 1 ,   2 0 0 4 .   [1 0 ] .   S v e ta  Ka b a n o v a ,   P e tra  Kle in b o n g a rd ,   Je n V o lk m e r ,   Birg it   A n d e ,   M a lt e   Ke l m   a n d   T h o m a W .   Ja x ,   " Ge n e   Ex p re ss io n   A n a ly sis  o f   Hu m a n   Re d   Blo o d   Ce ll s" ,   In ter n a ti o n a J o u rn a l   o M e d ica l   S c ien c e s ,   V o l. 6 ,   No . 4 ,   p p . 1 5 6 - 1 5 9 ,   2 0 0 9 .   [1 1 ] .   S u n g w o o   Kw o n   a n d   Ch o n g h u n   Ha n ,   " H y b rid   Clu ste ri n g   M e th o d   f o DN A   M icro a rra y   D a ta  A n a ly sis" ,   Ge n o me   In fo rm a t ics ,   Vo l. 1 3 ,   p p ,   2 5 8 - 2 5 9 ,   2 0 0 2 .   [1 2 ] .   S u n g w o o   Kw o n ,   y o u n g - Hw a n   C h u ,   He u i - S e o k   y a n d   Ch o n g h u n   Ha n ,   " DN M icro a rra y   Da ta  A n a ly sis  f o Ca n c e r   Clas sif ic a ti o n   Ba se d   o n   S tep w ise   Disc ri m in a n A n a ly sis  a n d   Ba y e sia n   De c isio n   T h e o ry " ,   Ge n o me   In fo rm a t ics V o l . 1 2 ,   p p . 2 5 2 - 2 5 4 ,   2 0 0 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   2 ,     J u n e   201 8   :   95     1 0 4   104   [1 3 ] .   S u p o He n g p ra p ro h m   a n d   P ra b h a Ch o n g stit v a tan a ,   " F e a tu re   S e l e c ti o n   By   Weig h ted - S n f o Ca n c e M icro a rra y   Da ta  Clas sif i c a ti o n " ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o In n o v a t ive   Co mp u t in g ,   In fo rm a t io n   a n d   Co n tro l ,   Vo l. 4 ,   No . 1 2   ( A ),   p p . 4 6 2 7 - 4 6 3 5 ,   De c e m b e 2 0 0 9 .   [1 4 ] .   A n a sta s sio u ,   " G e n o m i c   S ig n a P r o c e ss in g , "   IEE S i g n a Pro c e ss in g   M a g a zin e ,   Vo l.   1 8 ,   p p .   8 - 2 0 ,   2 0 0 1 .   [1 5 ] .   Ho   S u n   S h o n ,   S u n sh in   Kim ,   Ch u n g   S e Rh e e   a n d   Ke u m   Ho   R y u ,   " Clu ste rin g   A p p ro a c h   Us in g   M c A l g o rit h m   f o A n a l y z in g   M icro a rra y   Da ta" ,   In te rn a ti o n a J o u rn a o Bi o e lec tro ma g n e t ism ,   Vo l. 9 ,   N o . 2 ,   P p . 6 5 - 6 6 ,   2 0 0 7 .   [1 6 ] .   Hie u   T ru n g   Hu y n h ,   Ju n g - Ja   Kim   a n d   Yo n g g w a n   W o n ,   " Clas sif ic a ti o n   S tu d y   o n   DN A   M icro a rra y   w it h   F e e d f o rwa rd   Ne u ra Ne t w o rk   T r a in e d   b y   S in g u lar  V a lu e   De c o m p o siti o n " ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Bi o - S c ien c e   a n d   b io - T e c h n o lo g y ,   V o l. 1 ,   n o . 1 ,   p p . 1 7 - 2 4 ,   De c e m b e 2 0 0 9 .   [1 7 ] .   Ch a n g ji n g   S h a n g   a n d   Qia n g   S h e n ,   " A id in g   Clas sif ic a ti o n   o f   Ge n e   Ex p re ss io n   Da ta  w it h   F e a tu re   S e lec ti o n A   Co m p a ra ti v e   S tu d y " ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   c o mp u ta ti o n a l   In tell ig e n c e   Res e a rc h ,   V o l . 1 ,   No . 1 ,   p p . 6 8 - 7 6 ,   2 0 0 5   [1 8 ] .   Ch e n - Hs in   C h e n ,   He n ry   Ho rn g - S h in g   L u ,   Ch e n - T u o   L iao ,   Ch u n - h o u h   C h e n ,   Ue n g - Ch e n g   Ya n g   a n d   Yu n - S h ie n   L e e ,   " Ge n e   Ex p re ss io n   A n a l y sis   Re f in in g   S y st e m   ( G E A RS v ia   S tatisti c a A p p ro a c h A   P re li m in a ry   R e p o rt" ,   Ge n o me   In f o rm a ti c s ,   V o l . 1 4 ,   p p . 3 1 6 - 3 1 7 ,   2 0 0 3 .   [1 9 ] .   Zh e n q iu   L iu ,   De c h a n g   Ch e n   a n d   Ha li m a   Be n s m a il ,   " Ge n e   Ex p re ss io n   Da ta  Clas sif ica ti o n   w it h   K e rn e P ri n c ip a l   Co m p o n e n A n a ly sis " ,   J   Bi o me d   Bi o tec h n o l ,   Vo l. 2 0 0 5 ,   No . 2 ,   p p .   1 5 5 1 5 9 ,   2 0 0 5 .   [2 0 ] .   Ro b e rto   Ru iz,  Jo se   C.   Riq u e lm e   a n d   Je su S .   A g u il a r - Ru iz,  " In c re m e n tal  W ra p p e r - Ba se d   Ge n e   S e lec ti o n   f ro m   M icro a rra y   D a ta f o Ca n c e Clas s if ica ti o n , "   Pa tt e rn   Rec o g n i ti o n ,   Vo l.   3 9 ,   No .   1 2 ,   p p .   2 3 8 3 - 2 3 9 2 ,   2 0 0 6 .   [2 1 ] .   Ya n x io n g   P e n g ,   W e n y u a n   L a n d   Yin g   L iu ,   " H y b rid   A p p ro a c h   f o Bio m a rk e r   Disc o v e r y   f ro m   M icro a rra y   G e n e   Ex p re ss io n   Da ta f o Ca n c e Clas sif ica ti o n ,   Ca n c e r In f o rm . ,   Vo l. 2 ,   p p . 3 0 1 - 3 1 1 ,   F e b ru a ry   2 0 0 7 .   [2 2 ] .   M in c a   M ra m o r,   G re g o L e b a n ,   Ja n e z   De m a a n d   Bla  Zu p a n ,   " V isu a li z a ti o n - Ba se d   Ca n c e M icro a rra y   Da ta   Clas sif ic a ti o n   A n a l y sis" ,   Bi o in fo r ma ti c s ,   V o l.   2 3 ,   N o . 1 6 ,   p p . 2 1 4 7 - 2 1 5 4 ,   J u n e   2 0 0 7 .   [2 3 ] .   Ha u - S a n   W o n g   a n d   Ho n g - Qia n g   W a n g ,   " Co n stru c ti n g   t h e   G e n e   Re g u latio n - L e v e Re p re se n tatio n   o f   M icro a rra y   Da ta f o Ca n c e Clas si f ica ti o n " ,   J o u rn a o Bi o me d ica In f o rm a ti c s ,   Vo l. 4 1 ,   N o . 1 ,   p p . 9 5 - 1 0 5 ,   F e b ru a ry   2 0 0 8 .   [2 4 ] .   G e o rg io P a p a c h risto u d is,   S o ti ri Dip laris  a n d   P e ricle A .   M it k a s,  " S o F o Cles F e a tu re   f il terin g   f o m icro a rra y   c las si f ica ti o n   b a se d   o n   G e n e   On t o lo g y " ,   J o u rn a o Bi o me d ica l   In f o rm a ti c s ,   V o l . 4 3 ,   N o . 1 ,   p p . 1 - 1 4 ,   F e b ru a ry   2 0 1 0 .   [2 5 ] .   Ra m e s wa De b n a th   a n d   T a k io   Ku rit a ,   " A n   e v o lu ti o n a ry   a p p ro a c h   f o g e n e   se lec ti o n   a n d   c las si f ica ti o n   o f   m icro a rra y   d a ta b a se d   o n   S VM  e r ro r - b o u n d   t h e o ries " ,   Bi o S y ste ms ,   V o l . 1 0 0 ,   No . 1 ,   p p . 3 9 - 4 6 ,   A p ril   2 0 1 0 .   [2 6 ] .   M .   E.   T ip p in g   a n d   C.   M .   Bish o p ,   P ro b a b il ist ic  P ri n c ip a Co m p o n e n A n a l y sis” ,   J o u rn a o th e   R o y a S t a ti stica l   S o c iety ,   S e rie s B ,   Vo l.   2 1 ,   No .   3 ,   p . p .   6 1 1 6 2 2 ,   1 9 9 9 .   [2 7 ] .   ALL / A M L   d a tas e ts  f ro m   h tt p :/ /w ww . b ro a d in stit u te.o rg /ca n c e r/so f tw a r e /g e n e p a tt e rn /d a tas e ts/   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.