I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 2 4 ,   p p .   4 4 5 3 ~ 4 4 7 1   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 13 .i 4 . p p 4 4 5 3 - 4 4 7 1          4453     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Inno v a tive ma chine learning  appro a ches for pr edicti o n of  hy po g ly cemia  in  pa tient s  with  t y pe  2  d ia betes       Sa chin Ra m na t h G a ik wa d 1 ,   Seet a   Dev i 2 ,   Sa m ee r  Sh ek ha r 3 ,   Dipa li Dum bre 4   1 D e p a r t me n t   o f   A r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   M a c h i n e   L e a r n i n g ,   S y m b i o si s   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   S y m b i o si s   I n t e r n a t i o n a l   D e e m e d   U n i v e r si t y ,   P u n e ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   O b s t e t r i c s   a n d   G y n a e c o l o g i c a l   N u r s i n g ,   S y mb i o s i s  C o l l e g e   o f   N u r si n g ,   S y mb i o si s I n t e r n a t i o n a l   D e e me d   U n i v e r s i t y ,   P u n e ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   S y mb i o s i s I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   S y m b i o si s   I n t e r n a t i o n a l   D e e me d   U n i v e r s i t y ,   P u n e ,   I n d i a   4 D e p a r t me n t   o f   M e d i c a l   a n d   S u r g i c a l   N u r si n g ,   S y mb i o s i s  C o l l e g e   o f   N u r si n g ,   S y m b i o si s   I n t e r n a t i o n a l   D e e m e d   U n i v e r s i t y ,   P u n e ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   18 ,  2 0 2 3   R ev is ed   Mar   23 ,  2 0 2 4   Acc ep ted   J u n   1 ,  2 0 2 4       M e d ica l  d a ta  sc ien c e   a d v a n c e s  u sin g   m a c h i n e   lea rn i n g ,   wh ic h   p re d icts   g lu c o se   lev e ls.  A  s u p e rv ise d   m a c h in e   lea rn in g   tec h n iq u e   is  e m p lo y e d   i n   wh ich   re g re ss io n   a n d   c las sifica ti o n   m e th o d s  a re   u se d   t o   c h e c k   t h e   p re d ictio n   p e rfo rm a n c e .   Th e   u n s u p e rv ise d   m a c h in e   lea rn in g   tec h n iq u e   m a k e s  c lu ste rs  b a se d   o n   v a riab les '   sim il a rit ies .   F u r th e rm o re ,   th e   p re d icti o n   a c c u ra c y   o f   c o n v e n ti o n a l  m a c h in e   lea rn i n g   tec h n i q u e s  is  imp r o v e d   b y   p r o p o sin g   a   tran sfe r  lea rn in g   tec h n iq u e .   Ba se d   o n   a   m e d ian   v a lu e   o f  6 7   m g / d L,   th e   d a ta  se t  is   d iv i d e d   i n t o   two   g r o u p s:  g r o u p   1   ( BS L  5 7   m g / d L  t o   6 7   m g /d L)  h a s  5 0 . 6 7 %   o f  th e   sa m p les ,   a n d   g ro u p   2   (with   B S L  6 8   m g / d L  to   7 9   m g / d L)  h a s  4 9 . 3 3 %   o f  th e   sa m p les .   In   re g re ss io n   a n a ly si s,  5 - fo l d   c ro ss - v a li d a ti o n   is p e rf o r m e d .   Th e   d e c isio n   tree   ( DT )   a n d   g ra d ie n t  b o o sti n g   ( GB )   in d i v id u a ll y   p ro v id e   a   p re d ictio n   a c c u ra c y   o f  1 8 . 2 % .   R e g a rd in g   c las sifica ti o n   a n a ly sis ,   a   1 0 - fo l d   c ro ss - v a li d a ti o n   c o n fi g u ra ti o n   is   u se d   fo r   train in g   a n d   tes ti n g   t h e   m o d e l .   Ad a Bo o st,   G B,   ra n d o m   fo re st,  a n d   n e u ra l  n e two r k   a c h iev e   a n   a c c u ra c y   ra te  o f  6 6 . 3 %   a n d   a n   a re a   u n d e r  c u r v e   ( AUC )   sc o re   o f   0 . 7 3 1 .   I n   u n su p e rv ise d   lea rn in g ,   th e   d a tas e ts  a re   d iv id e d   in to   th re e   c lu ste rs.  T h e   c lu ste rin g   re su lt   i s   u se d   i n   re g re ss io n   a n d   c las sifica ti o n   m o d e ls   u si n g   tran sfe r  lea r n in g .   Th e   a c c u ra c y   a n d   p re c isio n   o f  t h e   Ad a Bo o st  a n d   G B  a re   a s   fo ll o ws :  6 9 . 6 % ,   0 . 6 9 6   with   f1   0 . 6 6 1   a n d   6 9 . 6 % ,   0 . 7 0 8   w it h   f 1   0 . 7 0 8 ,   re sp e c ti v e ly .     K ey w o r d s :   Hig h   r is k   f ac to r s   Hy p o g ly ca e m ia   I n n o v ativ e  m ac h in e   lear n in g   ap p r o ac h es   Pre d icitio n   T y p e  2   d iab etes   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Seeta  Dev i   Sy m b io s is   C o lleg e  o f   Nu r s in g ,   Sy m b io s is   I n ter n atio n al  Dee m ed   Un iv er s ity   Pu n e  4 1 2 1 1 5 ,   I n d ia   E m ail: d r s ee tad ev i1 9 8 1 @ g m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N     Diab etes  m ellitu s   ( DM )   is   a  lo n g - ter m   m ed ical  d is o r d er   th at  in v o lv es h ig h   b lo o d   g lu c o s e  ( B G)   lev els   ca u s ed   b y   an   in ab ilit y   to   m ak e  o r   u s e  in s u lin   p r o p er ly .   Kee p in g   n o r m al  b lo o d   s u g ar   lev el s   ca n   h elp   p r ev en t  d iab etic  co m p licatio n s   af f ec ti n g   b o th   m in o r   a n d   lar g e   b lo o d   v ess els  [ 1 ] – [ 4 ] .   T ig h t   m an a g e m en t  o f   b l o o d   s u g ar   lev els  elev ates  th e  ch a n ce s   o f   e x p er ien cin g   h y p o g ly ce m ic   ep i s o d es  b u t  c o n cu r r en tly   d im in u tio n s   th e  lik elih o o d   o f   e n d u r i n g   ch r o n ic  c o m p lica tio n s   [ 5 ] .   Hy p o g ly ca em ia  is   c o m m o n l y   d etec te d   as  a   b l o o d   s u g ar   lev el  o f   less   th an   7 0   m g /d L ,   wh ic h   ca u s es  two   p h y s io lo g ical  r esp o n s es:  a  co u n ter r eg u lato r y   r ea c tio n   an d   d ec r ea s ed   co g n itiv e  a b ilit y   [ 6 ] – [ 8 ] .   Hy p o g ly ce m ia  ca n   ca u s e  s ig n if ica n t  ca r d i o v ascu lar   ev en ts   a n d   r esu lts   in   f ea r   o f   lo w   b lo o d   s u g ar ,   m elan c h o ly ,   an d   ab n o r m al   m u s cu lar   m o v em en ts ,   in   a d d itio n   to   d ep r ess io n   an d   d e v iatio n   i n   p h y s ical  well - b ein g   [ 9 ] – [ 1 3 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 2 4 :  4 4 5 3 - 4 4 7 1   4454   C lin ically ,   h y p o g ly ce m ia  is   ca teg o r ized   as  m o d er ate  ( MH )   o r   s ev er e  ( SH)   b ased   o n   w h eth er   th e   p atien t  r eq u ir es  m ed ical   ass is t an ce   d u r in g   ep is o d es  o f   lo w  b lo o d   s u g ar   o r   if   th er e   is   a  lo s s   o f   co n s cio u s n ess   [ 1 4 ] .   I t  h as  b ee n   esti m ated   th at  p atien ts   with   ty p e  1   d iab etes  ( T 1 D)   h ad   ar o u n d   1 . 6   ep is o d es  o f   m ild   h y p o g ly ce m ia  an d   0 . 0 2 9   ep is o d es  o f   s ev er e  h y p o g l y ce m ia  e v er y   wee k   [ 1 5 ] .   Fu r th er m o r e,   am o n g   p eo p le  with   T 2   d iab etes  r ec eiv in g   tr ea tm e n t,  th e  f r eq u e n cy   o f   s ev er e  h y p o g ly ce m ia  was  ar o u n d   0 . 4 4   ep is o d es  p er   p er s o n   p er   y ea r   [ 1 6 ] .  F u r t h e r m o r e ,   h y p o g l y c e m i a   i s   m o r e   c o m m o n   i n   h o s p i t a l i z e d   d i a b e t i c   p a t i e n t s   [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ] .   S e v e r e   h y p o g l y c e m i a   i s   a   s i g n i f i c a n t   r i s k ,   e s p e c i a l l y   f o r   p e o p l e   o n   i n s u l i n   f o r   a   l o n g   t i m e   [ 5 ] .   T h e   b o d y ' s   c o u n t e r - r e g u l a t o r y   r e s p o n s e   i s   c r i t i c a l   i n   p r e v e n t i n g   m o d e r a t e   h y p o g l y c e m i a   ( M H )   f r o m   b e c o m i n g   s e v e r e .   H o w e v e r ,   f o r   p e o p l e   w i t h   r e c u r r i n g   e p i s o d e s   o f   l o w   b l o o d   s u g a r ,   t h e   f r e q u e n c y   o f   h y p o g l y c e m i a   w a r n i n g   i n d i c a t o r s   e v e n t u a l l y   d e c r e a s e s ,   l e a d i n g   t o   d i m i n i s h e d   a w a r e n e s s   o f   h y p o g l y c e m i a   a n d   t h e   a p p e a r a n c e   o f   s y m p t o m l e s s   h y p o g l y c e m i a   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] .   I n   t u r n ,   i t   s u r g e s   t h e   l i k e l i h o o d   o f   S H   r e s u l t i n g   i n   a   v i c i o u s   c y c l e   [ 1 5 ] ,   [ 2 1 ] .   Hy p o g ly ca e m ia  d u r in g   a  h o s p ital  s tay   h as  b ee n   lin k ed   to   a n   in cr ea s ed   r is k   o f   m o r tality ,   lo n g e r   h o s p ital   s tay s ,   m o r e  p r o b lem s ,   a n d   h ig h er   co s ts   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .   Alth o u g h   th er e  ar e   h o s p ital - b ased   g ly c ae m ic  m an ag em e n t   s o f twar e  s o lu tio n s   av ailab le,   s u ch   as  Glu co m m an d er ,   E n d o T o o l,  an d   Glu co tab ,   th ey   ar e  e x p en s iv e,   less   p r ec is e  f o r   th e   p r e d ictio n   o f   h y p o g ly ce m ia,   lack   o f   ass ess m en t  f o r   p atien ts   wh o   a r e  cr itically   il l ,   ar e  in ca p ab le  o f   p r ed ictin g   g lu co s e   lev els  f o r   s ev er al  h o u r s   in   ad v an ce ,   an d   a r e  n o t   wid ely   u s ed   [ 2 4 ] – [ 2 6 ] .   I n   clin ical  s ettin g s ,   p r ed ictin g   h y p o g ly ce m ia  is   cr itical.   Sev er al  s tu d ies  h av e  e m er g ed   in   th e  last   ten   y ea r s ,   ap p ly in g   tr ad itio n al   m eth o d o l o g ies  b ased   o n   p h y s i o lo g ical  a n d   clin ical  p a r am eter s   to   p r ed ict  h y p o g ly ce m ia   o cc u r r en ce s .   T y p ically ,   th ese  tech n iq u es  we r e  tr ain e d   u s in g   h is to r ical  d ata   f r o m   el ec tr o n ic  h ea lth   r ec o r d s ,   in clu d in g   d em o g r ap h ic   in f o r m atio n ,   lab   test   r esu lts ,   d i ab etic  m ed icin es,  an d   o th er   p e r tin en t in d icato r s   co n n ec ted   with   h y p o g ly ce m ia.   Fo r   f o r ec asti n g   h y p o g ly ce m ia,   th r ee   m eth o d s   h a v e  b ee n   p r o p o s ed :  o n e   b ased   o n   p h y s io lo g ical  p r ed ictio n s ,   an o t h er   o n   d ata  an aly s is ,   an d   a  h y b r i d   th at  co m b in es  b o th   tech n iq u es  [ 2 7 ] ,   [ 2 8 ] .   Nu m er o u s     d ata - ce n tr ic  m o d els  h av e   ar is en   with in   th ese  m eth o d o l o g ies,  ex p lo itin g   co n tin u o u s   g lu co s e   m o n ito r in g   ( C GM )   d ata  in   co m b in atio n   with   v ar i ab les  s u ch   as  d ietar y   in tak e,   p h y s ical  ac tiv ity ,   u s e  o f   in s u lin ,   an d   o th er   f ac to r s   [ 2 7 ] .   Nu m er o u s   r esear ch   p r o j ec ts   [ 2 9 ] – [ 3 1 ]   p r im ar ily   f o c u s   o n   d ev elo p in g   tim e  s er ies  m o d els  ca p a b le  o f   f o r ec asti n g   BG   lev els .  Gallo   [ 2 9 ]   u s ed   a  f ir s t - o r d er   au to r e g r ess iv e  ( AR )   m o d el  an d   a  f ir s t - o r d er   p o l y n o m ial   m o d el  f o r   p r e d ictin g   BG   lev e ls ,   f o cu s in g   o n   p r e d ictio n   in te r v als  o f   3 0   o r   4 5   m i n u tes.  A  n ew  tech n iq u e  was   r ec en tly   p r o p o s ed   th at  co m b i n es  an   au to r eg r ess iv e  in teg r a ted   m o v in g - a v er ag e  ( AR I MA )   tech n iq u e  with   a  p r o g r a m m ab le  alg o r ith m   [ 3 0 ] .   W h en   u s ed   to   f o r ec ast  h y p o g ly ce m ia  with in   a   3 0 - m in u t e,   th is   n o v el  m o d el   d is p lay ed   f aster   d etec tio n   tim es  an d   f ewe r   f alse  alar m s   th a n   co n v e n tio n al  tech n iq u es  in c lu d in g   an   ad ap tiv e   u n iv ar iate  m o d el  a n d   a   class ic  AR I MA   tech n iq u e.   Nev er t h eless ,   it  is   ess en ti al  to   n o te  th at  th is   ap p r o ac h   n ec ess itates  s ig n if ican t  p r o ce s s in g   r eso u r ce s   an d   p r esen ts   is s u es  f o r   r ea l - tim e  im p lem e n tatio n .   Sig n if ica n t  ad v an ce s   in   m e d ical  d ata  s cien ce   h av e  b ee n   m a d e  v ia  m ac h in e  lear n in g   tec h n iq u es,  i n clu d in g   th eir   ap p licatio n   in   p r ed ic tin g   g lu c o s e  lev els  an d   h y p o g ly ce m ia  [ 3 2 ] .   I n   o n e  o f   th e  r esear ch   s tu d ies,  an   ar tifi cial  n eu r al  n etwo r k   ( ANN)   was  u s ed   wh ich   in clu d ed   f i v e  co n s ec u tiv e  C GM   o b s er v atio n s   as  well  as  th e  m ea s u r em en t  tim e   [ 3 3 ] .  W h ile  th e  ANN  o u tp e r f o r m ed   tim e  s er ies  m o d els  s u ch   as  th e  AR   m o d el  in   p r ed ictin g   ac c u r a cy   [ 2 9 ] ,   it  s tr u g g le d   to   d etec t  ab r u p t  v a r iatio n s   in   BG   lev els  in d u ce d   b y   ev en ts   s u ch   as  m ea ls   o r   in s u lin   i n jectio n s .   Desp ite  th is   in cr ea s ed   co m p lex ity ,   th is   is s u e  m ay   b e  o v er c o m e  b y   ad d in g   ad d itio n al  d ata,   in clu d in g   n u tr itio n al  in tak e     [ 3 4 ] – [ 3 6 ]   an d   in s u lin   [ 3 6 ] .   Pap p ad a  et  a l .   [ 3 7 ]   p r esen ted   an   alter n ativ e  f ee d - f o r war d   n eu r al  n etwo r k   m o d el;  h o wev e r ,   tr ain in g   th is   m o d el  r e q u ir ed   ex ten s iv e   in p u ts ,   in clu d in g   in s u lin   d o s es,  d ietar y   d etails,  life s ty le  el em en ts ,   em o tio n al   f ac to r s ,   an d   co n s ec u tiv e  C GM   d ata  p o in ts .   Asi d e  f r o m   th e  n eu r al  n etwo r k   ap p r o ac h ,   n u m er o u s   attem p ts   to   f o r ec ast  h y p o g ly ce m ia  [ 2 4 ]   h a v e  b ee n   attem p te d ,   in clu d in g   t h e  u s e  o f   d ec is io n - tr ee   tech n i q u es  [ 3 8 ] ,   [ 3 9 ]   an d   m ac h in e  lear n i n g   tec h n iq u es  em p lo y in g   s elf - m o n ito r in g   BG   d ata  [ 4 0 ] .   No n eth eless ,   m a n y   o f   th ese  p r ev io u s   ef f o r ts   ess en tial  v ar io u s   m an u a l  in p u ts   to   im p r o v e  th e  p r ec is io n   o f   h y p o g ly ce m ia  p r ed ictio n .   Alth o u g h   m u ltip le   r esear ch   p ap er s   h av e  s h o wn   s u cc ess f u l  m eth o d s   f o r   f o r ec asti n g   o v er n ig h t  h y p o g ly ce m ia,   p r ed ictin g   p o s t - m ea l   h y p o g ly ce m ia  r em ain s   d if f icu lt  d u e  to   th e  lar g e  g lu co s e  v ar iatio n s   d u r in g   m ea l  h o u r s .   T h e  m ain   o b jectiv e  o f   u n s u p er v is ed   lear n i n g   is   to   f in d   u s ef u l  an d   h id d en   p atter n s   f r o m   th e  u n k n o wn   d ata.   I t  h as  m u ch   m o r e   r esem b lan ce   to   ar tific ial  in tell ig en ce   ( AI ) .   Als o ,   t h is   ty p e  o f   lear n in g   u s es  r ea l - tim e   d ata  an aly s is   an d   h el p s   p r e - p r o ce s s in g .   Su p er v is ed   lear n in g   is   u s ed   to   tr ain   th e  d ata  a n d   p r ed ict  o u tp u t,  wh er ea s   lab eled   d ata  is   u s ed   to   tr ain   th ese  lear n in g   alg o r ith m s .   Acc u r ate  r esu lts   ar e  p r o d u ce d   u s in g   s u p er v is ed   lear n in g   al g o r ith m s .   Su p er v is ed   lear n in g   d o es  n o t  clo s ely   r ese m b le  AI .   So ,   we  h a v e  also   p r o p o s ed   a n   u n s u p er v is ed   lear n i n g   m eth o d o lo g y   wh er e   u n lab eled   d ata  is   u s ed   t o   tr ain   u n s u p er v is ed   lear n in g   al g o r ith m s .   T h e   m ain   o b jectiv e   o f   u n s u p er v is ed   lear n in g   is   to   f in d   u s ef u l   an d   h id d e n   p atter n s   f r o m   th e   u n k n o wn   d at a.   I t  h as  m u c h   m o r e  r esem b la n ce   to   AI .   Als o ,   t h is   ty p e  o f   lear n in g   u s es  r ea l - tim e  d ata  an aly s is   an d   h elp s   in   p r e - p r o ce s s in g .   T r an s f e r   lear n in g   m eth o d   is   a  m ac h in e   lear n in g   tech n i q u e  in   wh ich   an   ex is tin g   m o d el  d e v elo p e d   f o r   o n e  task   is   r ep u r p o s ed   as   th e  f o u n d atio n   f o r   an o th er   ac tiv i ty .   T h is   m eth o d   is   co m m o n l y   u s ed   in   d ee p   lea r n in g ,   wh er e   p r e - b u ilt  m o d els   ar e  t h e  f o u n d atio n   f o r   co m p u ter   v is io n   a n d   n at u r al  lan g u ag e  p r o ce s s in g   task s .   T h is   is   esp ec ially   ad v an tag eo u s   g iv en   th e  lar g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       I n n o v a tive  ma ch in e  lea r n i n g   a p p r o a ch es fo r   p r ed ictio n   o f h y p o g lyce mia   …  ( S a ch i n   R a mn a th   Ga ikw a d )   4455   co m p u tatio n al  r eso u r ce s   an d   ef f o r t  r eq u ir ed   to   cr ea te  n eu r al  n etwo r k   m o d els  f o r   s u ch   i s s u es  an d   th e  h u g e   p er f o r m an ce   im p r o v e m en ts   th ey   p r o v id e  in   r elate d   d o m ain s .   T h e  au th o r s   ev alu ated   r elev a n t  r esear ch   p a p er s   f r o m   s ev er al  d atab ases   u n d er   t h e  r eq u ir em en ts   p r o v id e d   in   th e  liter atu r e  s ec tio n   cr iter ia   ( L SC ) .   T h e   p r esen t  r esear ch   r ev iewe d   d if f e r en t  d a tab ases ,   co m p r is in g   o f   SC OPUS,  Pu b Me d ,   an d   I E E E   Xp lo r e.   A r ticles  o f   p r ev io u s   r esear ch   f in d in g s   ass o ciate d   with   th e  c u r r e n t   s tu d y .   T h e  s u r v ey   p er io d   u n d e r   co n s id er atio n   f o r   in clu s io n   e x ten d ed   f r o m   2 0 1 5   to   Au g u s t  2 0 2 3   to   g ain   a  m o r e   in - d ep th   k n o wled g e   o f   p ast  s t u d y   f in d i n g s .   B ak ar   et  a l.   [ 4 1 ]   r ep o r ted   th at  h y p o g ly ce m ia   c an   r esu lt  i n   p atien ts '  d ea th s   an d   n eu r o lo g ical  a b n o r m alities .   Ar o u n d   6 6 . 7 %  o f   d iab etes  p atien ts   wh o   atte n d ed   ca s u alty   h ad   h y p o g ly ce m ia.   I n   o r d e r   to   r eg u late  th e  f r eq u e n cy   o f   h y p o g ly ce m ia  in   d ia b etic  p atien ts ,   th is   s tu d y   ex am i n ed   th e   ef f ec ts   o f   ch a r ac ter is tics ,   in clu d in g   o cc u p atio n ,   ed u c atio n ,   k n o wled g e,   g e n d er ,   an d   ag e.   T h e   o u tco m e  r ev ea led   a  co n s id er ab le  im p ac t  o n   th e  l ik elih o o d   o f   h y p o g l y ce m ia.   Sex ,   jo b   p r o f ile ,   ag e ,   e d u c a t i o n ,   a n d   k n o w l e d g e   a r e   d e f i n i n g   f a c t o r s   i n   h y p o g l y c e m i a   i n c i d e n c e .   A n o t h e r   s t u d y   b y   A l k h a l d i   e t   a l .   [ 4 2 ]   r ep o r ted   th at  2 9 %  o f   p atien ts   ( o r   m o r e  th an   h alf )   r e p o r ted   h av in g   m o r e  th an   f o u r   h y p o g l y c ae m ic  ep is o d es  am o n g   ty p e  1   d iab etic  p atien ts .   Nu m er o u s   r is k   v ar iab les  wer e  f o u n d ,   in clu d in g   y o u n g   ag e ,   ty p e - 1   d iab etes,  lo n g - ter m   d iab etes,  an d   u s e  o f   in s u lin .   I n   ad d itio n ,   Kalr a  et  a l.   [ 4 3 ]   r ep o r ted   th at  th e  r is k   o f   h y p o g ly ce m ia  ty p ically   in cr ea s ed   af ter   s tr o n g   g ly ca em ic   co n tr o l  attem p ts .   D iab etes  m o r tality   is   s ix   tim es  h ig h er   i n   p e o p le  with   s ev er e   h y p o g ly ce m ia  th a n   th o s e  with o u t   it.  Fre q u en t h y p o g ly ce m ia  e p is o d es  ca n   im p ai r   th e   co u n ter - r e g u lato r y   s y s tem .   I t   was  co n clu d e d   th at  k ey   s tr ateg ies  f o r   m ain tain in g   g o o d   s u g ar   co n tr o l,  d ec r ea s in g   th e  ev en t  o f   h y p o g ly ce m ia,   an d   p r ev e n tin g   lo n g - ter m   co m p licatio n s   in cl u d e  ea r ly   i d en tific atio n   o f   r i s k   f ac to r s   an d   r eg u lar   c h ec k i n g   o f   s u g ar   lev els.   Fo n s ek a   et  a l.   [ 4 4 ] .   s tated   t h at  h y p o g ly ce m ia  b ec a m e  a   s ig n i f ican t iss u e  g lo b ally ,   p ar ticu la r ly   wh ile  m an ag i n g   d iab etic  p atien ts ’   an tid iab etic  m ed icatio n s .   Mo s t  p atien ts   ex p er ien ce d   h y p o g ly ca em ic  ep is o d es  with   co m m o n   s ig n s   o f   u n co n s cio u s n ess ,   wh ich   ar e  m o s t  f r e q u en tly   o b s er v e d   in   p atien ts   r ec eiv in g   in jectio n   in s u lin .   T h e  s tu d y   f o u n d   th at  p atien ts   tak in g   in s u lin   an d   o r al  m e d icatio n s   s h o u ld   b e  in f o r m ed   o f   f r eq u e n t  h y p o g ly ca em ic   s y m p to m s   to   en ab le   ea r ly   d et ec tio n   an d   tr ea tm e n t  to   p r ev e n t  n eu r o g l y co p e n ia.   T h e  m o s t  p r e v alen t  ca u s e   o f   h y p o g ly ce m ia  was sk ip p in g   m ea ls   wh ile  tak in g   in s u lin .   Yan g   et  a l.   [ 4 5 ]   m en tio n ed   th at  h y p o g ly ce m ia  is   a  f r eq u en t  ad v er s e  r ea ctio n   to   d iab etes  m ed icatio n .   Au th o r s   u s ed   th e  v alid ate d   m a ch in e  lear n in g   tech n iq u es   f o r   t h e  p r ed ictio n   o f   h y p o g ly ce m i a  am o n g   th e  t y p e  2   d iab etic  p atien ts .   T h e  em b ed d in g   m ac h in e  lear n in g   m o d el  ( XGBo o s t3 )   p er f o r m e d   th e  b es t  o f   all  th e  m o d els  ex am in ed   in   th is   s tu d y .   Fo r   XGBo o s t,  th e  ac cu r ac y   is   0 . 8 2 ,   an d   f o r   th e  ar ea   u n d er   th e  cu r v e  ( AUC ) ,   th e   ac cu r ac y   is   0 . 9 3 .   T h is   s tu d y   r ep o r ted   th at  XGBo o s t  tech n iq u e  was  im p r o v ed   b y   v ec to r - d is tr ib u ted   m em o r y   tech n iq u es  th at   co u ld   p r ec is ely   f o r ec ast  h y p o g ly ce m ia  am o n g   d ia b etic  p atien ts .   Seo   et  a l .   [ 3 2 ]   attem p ted   to   p r ed ict  h y p o g ly ce m ia  alar m   b y   th ir ty   m in u te  p r e d ictio n   win d o w;  th e  r an d o m   f o r est  ( R F)  tech n iq u es  d ep icted   th e  b etter   r esu lts .   I t  h ad   an   A UC   o f   0 . 9 6 6 ,   a   s en s itiv ity   o f   0 . 8 9 6 ,   a n d   a   s p ec if icity   o f   0 . 9 1 3 %.  T h e   p r e v io u s   f in d in g s   wer e  r ea f f ir m ed   in   a  m o r e  r ec en t r ev iew.   Va r io u s   m ac h in e  lear n in g   alg o r ith m s ,   n eu r al  n etwo r k s ,   an d   s u p er v is ed   lear n in g   a p p r o ac h e s   wer e  s h o wn   to   ac cu r ately   p r e d ict  th e  r is k   f ac to r s   ass o ciate d   with   h y p o g ly ce m ia  ea r ly ,   ass is tin g   in   av o id in g   co m p licatio n s   in   d iab etic  p atien t s   [ 4 6 ] .   T h is   wo r k   u s es  a  m ix tu r e  o f   f ea tu r e  m is ce llan y   s tr ateg ies   to   s o lv e  th e  p r o b lem   o f   d ea lin g   with   u n b alan ce d   d atasets .   I t  ev al u ates  th e  ef f icac y   o f   v ar io u s   s u p er v is ed   a n d   u n s u p e r v is ed   l ea r n in g   m o d els.  I t  in v esti g ates  th e  v alu e  o f   tr a n s f er   lear n in g   ap p r o ac h es  s u ch   as  k - m ea n s   r eg r ess io n   an d   class if icatio n   in   p r ed ictin g   t y p e  2   d iab etic  h y p o g ly ce m ia.   On   th e  o th er   h a n d ,   p r ev io u s   r esear ch   s tu d ies  f o cu s ed   m o s tly   o n   d iv id in g   b alan ce d   d atasets ,   an d   s o m e  s tu d ies  f o cu s s ed   o n   d ev elo p in g   ef f ec tiv e  class if i ca tio n   o r   r eg r ess io n   m o d els o f   m ac h in e  lear n i n g   m eth o d s   f o r   p r ed ictin g   h y p o g ly ce m ia .        2.   M E T H O D   T h is   wo r k   p r o p o s ed   an   in n o v ativ e  m eth o d o l o g y   f o r   h y p o g ly ce m ia  p r ed ictio n   in   t y p e   2   d iab etes  d ep lo y in g   m ac h i n e  lear n i n g   t ec h n iq u es.  Firstl y ,   r esear ch e r s   u s ed   s u p er v is ed   m ac h in e  le ar n in g   m eth o d s   in   wh ich   r eg r ess io n   an d   class if icatio n   tech n iq u es  wer e  u s ed .   S ec o n d ly ,   a n   u n s u p er v is ed   lear n in g   m eth o d   u s in g     k - m ea n   clu s ter in g   was  u s ed   f o r   d ata  an aly s is .   Fig u r e  1   d ep icts   t h e  s tep s   th at  wer e  u s ed   in   th e  p r o p o s ed   m eth o d o l o g y   f o r   p r ed ictin g   h y p o g ly ce m ia  i n   ty p e  2  d iab etes.     2 . 1 .     Da t a   c o llect io n a nd   da t a   pre - pro ce s s ing   T h e  d ata  u s ed   in   th e  p r o p o s ed   m o d el  is   r ea l - tim e  d ata  co llected   f r o m   p a r ticip an ts   b y   p er s o n al  in ter v iews  with   th e  p atien ts   a d m itted   to   th e  h o s p ital.  Ma in l y ,   th ese  q u esti o n n air es  i n clu d ed   r is k   f ac to r s   th at   d ir ec tly   im p ac t   ca u s in g   h y p o g ly ce m ia.   T h ese   d ata  o f   r is k   f ac to r s   f o r   th e   p r e d ictio n   o f   h y p o g ly ce m ia.   T h e  d ata   was  n o r m alize d   u s in g   a  lab el   en co d in g   tech n iq u e,   u n d e r   w h ich   d ata   was  co n v er ted   in to   n u m b er s ,   an d   ea ch   f ac to r   was  s co r ed   with   0   o r   1   f o r   ev er y   tr u e   an d   f alse  v alu e.   Du e  to   th is   d ata  n o r m aliza tio n ,   th e  cu r r en t  m o d el   co u ld   p e r f o r m   ac cu r ate  p r ed ic tio n s   with o u t o v e r f ee d in g   an d   o v er f itti n g   d ata.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 2 4 :  4 4 5 3 - 4 4 7 1   4456   No n e  o f   th e  c o lu m n s   h a d   a  lar g e  in f lu en ce   d u r in g   p r ed ictio n s .   T h e  r ea l - d ata  s et  co n tain e d   3 0 3   s am p les   an d   1 8   co lu m n s   with   n o   m is s in g   v alu es,  o f   wh ich   1 6   h ad   ca t eg o r ical  v alu es.  T h is   d ata  ea s ily   f it th e  r eg r ess io n   m o d el,   wh ile  th e  class if icatio n   m o d el  n ee d e d   a  ca teg o r ical  tar g et  v ar iab le.   T h e  d ata  was  g r o u p ed   in to   two   ca teg o r ies  b ased   o n   th e  m ed ia n   o f   th e   b elo w   s u g ar   lev el  ( B SL )   v alu e.   T h e   ca teg o r ies  o f   g r o u p s   wer e   0   an d   1 ,   m ak in g   th ese  g r o u p s   a  ca teg o r ical  tar g et  v ar iab le  an d   s k ip p in g   th e  B SL  v alu e.   Af ter   t h is ,   d ata  was  f it  f o r   th e  class if icatio n   m o d el  p r ed ictio n .           Fig u r e  1 .   Me th o d o lo g y   u s ed   i n   cu r r e n t stu d y   f o r   p r ed ictio n   o f   h y p o g l y ce m ia  in   ty p e - 2   d ia b etes       2 . 2 .     Su perv is ed  a nd   u ns up e rv is ed  m a chine le a rning   t ec hn iq ues   f o r  predict io n o f   hy po g ly ce m ia   R eg r ess io n   is   a  s u p er v is ed   m ac h in e  lear n in g   tech n iq u e  f o r   p r e d ictio n   o f   a  co n tin u o u s   n u m er i ca l  o u tp u t   o r   tar g et  v ar ia b le  b ased   o n   o n e   o r   m o r e  in p u ts .   I n   th e  cu r r en t  s tu d y ,   th e  tar g et  v ar ia b le  was  th e  n u m er ical  v al u e  o f   B SL.   T h u s ,   t h e  p r ed ictio n   tech n iq u e   was  co m p atib le  wit h   m o d el  d ev elo p m en t,   tr ain in g ,   an d   p r ed ictio n s .   C las s if icatio n   is   also   a  s u p er v is ed   m ac h in e  lear n in g   tech n iq u e  u s ed   t o   p r ed ict  ca teg o r ical  d ata.   T h e   d ata  was   o r g an ized   a n d   p r e - p r o ce s s ed   in to   ca teg o r ical  tar g ets  an d   t h en   u s ed   f o r   f u r th e r   tr ain in g   a n d   p r e d ictio n s .   T h e     k - m ea n   clu s ter in g   u n s u p er v is ed   m ac h i n e  lear n in g   m eth o d   was  u s ed   f o r   d ata  an aly s is   an d   to   f in d   th e   p atter n s   in   d ata .      2 . 2 . 1 .   Su perv is ed  lea rning   u s ing   re g re s s io n a nd   cla s s if ica t io n   In   s u p er v is ed   lear n i n g   u s in g   r eg r ess io n   m o d el,   s ev en   s tatis tical  alg o r ith m s   f o r   p r ed ictio n   a n d   r esu lts   h av e  b ee n   u s ed .   Fig u r e   2   s h o ws  th e  p r o p o s ed   wo r k f lo w  f o r   p r e d ictin g   h y p o g ly ce m ia  t y p e - 2   d iab etes  u s in g   Or an g e  d ata  m i n in g   to o l.   I n   S u p er v is ed   lear n in g   u s in g   class if icatio n   m o d el,   t h e  d ata  was  c ateg o r ized   in to   two   g r o u p s   as  th is   r ea l - tim e  d ataset  h ad   th e  p r o b lem   o f   u n b alan ce d   d ata.   I n   tr ials ,   th e   f ir s t  d if f icu lty   was   ca teg o r izin g   th e  d ata   in   a   b al an ce d   m a n n er .   T h e   class   im b alan ce   was  th e  m ajo r   co n ce r n   d u r in g   th e  m o d el   d ev elo p m e n t.  I t  h as b ee n   ad d r ess ed   b y   ex er cisi n g   v ar io u s   tr ials ,   in clu d in g   f ea tu r es,  clu s ter i n g ,   an d   d escr ip tiv e   s tatis t ics.  Af ter   m an y   tr ials   an d   er r o r s ,   in v esti g ato r s   f o u n d   t h e  s o lu tio n   o f   ca teg o r izi n g   th e  d ata  b ased   o n   th e  m ed ian   o f   th e   B SL  v a lu es,  w h ich   was  6 7   m g / d l.  T h e  d ata   was  d is tr ib u ted   in   two   b alan c ed   class es:  g r o u p   1  co n s is ted   o f   5 0 . 6 7 %  s am p les,  an d   g r o u p   2   h ad   4 9 . 3 3 %.  W ith   th is   g r o u p in g ,   in v esti g ato r s   h ad   ap p lied   d if f e r en t  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       I n n o v a tive  ma ch in e  lea r n i n g   a p p r o a ch es fo r   p r ed ictio n   o f h y p o g lyce mia   …  ( S a ch i n   R a mn a th   Ga ikw a d )   4457   s tatis t ical  alg o r ith m s ,   wh ich   was  n o t  p o s s ib le  in   o u r   m ain   d ata  d u e  to   th e  n u m er ic  tar g et  v ar iab le.   T h u s ,     g r o u p   1   h ad   a  B SL  r an g e   o f   5 7   m g /d l to   6 7   m g /d l,  a n d   g r o u p   2   h a d   a  6 8   m g / d l r an g e   o f   7 9   m g /d l.    W e  r em o v ed   th e   B SL  v alu e  v a r iab le  f r o m   o u r   d ata  s et  an d   ad d ed   an o th er   v ar iab le  n a m ed   g r o u p ,   w h ich   is   s elec ted   as  th e  tar g et  v ar iab le.   Un d er   th is   class if icatio n   p r e d ictio n ,   ten   s tatis tical  alg o r ith m s   h av e  b ee n   u s ed .   Fig u r e  3   s h o ws  t h e  alg o r ith m s   u s ed :  A d aBo o s t,  g r a d ien t b o o s tin g   ( GB ) ,   lo g i s tic   r eg r ess io n   ( L R ) ,   n aïv e   B ay es   ( NB ) ,   k - n ea r est  n eig h b o u r s   ( k NN) ,  RF ,   n eu r al  n etwo r k ,   C N2   r u le  in d u ctio n ,   d ec is io n   t r ee   ( DT ) ,   an d   s ch o h asti c  g r ad ien t  d escen t   ( SGD) .   W e  tr ain ed   th e  d ata  a n d   ca m e   u p   wi th   a  p r ed ictio n   m o d el.           Fig u r e  2 .   W o r k f lo w  d iag r am   f o r   r eg r ess io n   p r ed ictio n   o f   h y p o g ly ce m ia  i n   ty p e - 2   d iab etes           Fig u r e  3 .   W o r k f lo w  d iag r am   f o r   class if icatio n   p r ed ictio n   o f   h y p o g ly ce m ia  in   t y p e - 2   d iab et es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 2 4 :  4 4 5 3 - 4 4 7 1   4458   2 . 2 . 2 .   Uns up er v is e d lea rning   us ing   k - m ea ns   K - m ea n s   clu ter in g   m o d el  is   co m m o n ly   u s ed   wh en   th e  d ata  t o   b e  g r o u p e d   with   s im ilar   ch ar a cter is tics .   T h is   m o d el  clu s ter   th e  d ataset  in to   K  d is tin ct,   n o n - o v e r lap p i n g   s u b g r o u p s   o r   clu s ter s   in   a  s im p le  an d   ef f icien t   m an n er .   T h e  ce n tr o i d   o f   ea c h   clu s ter   is   d er iv ed   as  th e  av er ag e  o f   all  th e  d ata  p o in ts   with in   th at  clu s ter .   No n eth eless ,   K - m ea n s   h as  s o m e  lim itatio n s ,   in clu d in g   as  its   s en s itiv ity   to   o u tlier s   an d   i ts   ass u m p tio n   th at  clu s ter s   ar e  ess en tially   s p h er ical  an d   o f   e q u al  s izes,  wh ich   m ay   n o t n ec ess ar ily   co r r e s p o n d   to   th e  co m p le x ities   o f   r ea l - wo r l d   d ata.   B elo w  is   th e  d iag r am   s h o win g   th e  clu s t er s   f o r m ed   o n   th e  d ata  u s ed .   K - m ea n   clu s ter in g   ca teg o r izes  th e  d ata   in to   3   clu s ter s   as  s h o wn   in   F ig u r e  4 .   T h e   d is tr ib u tio n   o f   s am p les  in   C 1 ,   C 2 ,   an d   C 3   a r e  7 3 ,   1 0 3 ,   an d   1 2 7 ,   r esp ec tiv ely .   A ll  th e  clu s ter s   ar e   d is tr ib u ted   ac co r d in g   to   s im ilar   p atter n s   i n   th e   d ata  f o r   ea s y   an aly s is .   T h e  clu s ter s   u s ed   in   t h is   s tu d y   wer e  th e  s am e  s ize  b e ca u s e  th ey   u s ed   s o m e   s im ila r ities   an d   co r r elatio n s   in   th e  d ata  s et.   I n v esti g ato r s   tr ied   to   f o r m   m o r e  clu s ter s .   Ho wev er ,   th r ee   cl u s ter s   o n ly   f o r m ed   as  it  was  g iv in g   b etter   r esu lts .   W h en   th ese  cl u s ter s   ar e  p r o v id ed   to   th e  p r ed ictio n   m o d el,   g o o d   ac cu r a cy   was  o b tain ed   as   r esear ch er s   r ed u ce d   th e  m ac h i n e' s   ef f o r t  an d   m a d e  th e   d ata   p r e - r ea d y   f o r   t h e  p r ed ictio n   to o l   s o   th at   th e  m ac h in e   f o cu s es  m o r e  o n   g ettin g   r esu lts   r ath er   th an   s o r tin g   an d   th e n   p r ed ictin g .   T h is   clu s ter in g   m eth o d   also   h el p ed   an aly ze   th e  d ata   b ec au s e  it  co u ld   m ak e  b u n c h es  o f   d ata  with   s o m e  s im ilar ities   an d   co r r elati o n s ,   m ak in g   it  ea s y   to   in ter p r et.   Du e  to   t h is   clu s ter in g ,   we  co u ld   ea s ily   id e n tify   th e  s ig n if ican t  co lu m n s   an d   f in d   s o m e  co r r elatio n s ,   wh ich   was v er y   h el p f u l in   u n d er s tan d in g   th e  d ata .           Fig u r e  4 .   Data   u n d er s tan d i n g   u s in g   k - m ea n s   clu s ter in g       2 . 3 .     P r o po s ed  t ra ns f er   lea rning   m et ho d f o r  i m pro v ing   pr edict io n a cc ura cy   I n   th is   wo r k ,   r esear ch e r s   f o u n d   th e  p r ed ictio n   ac cu r ac y   is s u es  an d   im p r o v em e n t  o n   r ea l - wo r ld   d ata.   T h ese  is s u es   wer e  r eso lv ed   b y   ap p ly in g   th e  tr an s f er   lear n in g   m eth o d ,   as  s h o wn   in   Fig u r e  5 .   T r an s f er   lear n in g   was  b en ef icial  f o r   a  s m all  d a taset,  s o   it  wa s   s u itab le  f o r   p r ed ictio n   m o d els  an d   d ata  ev alu atio n .   B o th   th e   p r ed ictio n   m o d els - r eg r ess io n   an d   class if icatio n   wer e  u s ed   in   th is   tech n iq u e.   T h e  d ata  was   tr an s f er r ed   to   p r ed icto r s   with in   ea ch   cl u s ter   in   th e  r e g r ess io n   m o d el.   W h er ea s ,   in   th e  class if icatio n   tech n iq u e,   th e   d ata  was  class if ied   with in   ea ch   clu s ter   as st ated   in   th e  class if icatio n   tech n iq u e.       2 . 3 . 1 .   Reg re s s io n us ing   t ra ns f er   lea rning   m et ho d   T r an s f er   lear n in g   is   an   m ac h in e  lear n in g   m o d el  in   wh ich   a  m o d el  is   tr ain ed   o n   o n e  task   an d   f in e - tu n e d   f o r   a   r elate d   task .   I n s tead   o f   t r a in in g   f r o m   s cr atch ,   th e  r esear ch er s   p r e - tr ain ed   th e   m o d el   th at  h as  alr ea d y   lear n e d   u s ef u l  f ea tu r es,  an d   th e   h y p e r p ar am eter s   o f   all   th e   alg o r it h m s   u s ed   ar e  also   f in ely   tu n ed .   T h e  p r o p o s ed   r eg r ess io n   tech n iq u e   was  u s e d   an d   p ass ed   o n   to   all  th r ee   cl u s ter s   ( C 1 ,   C 2 ,   an d   C 3 )   s ep a r ately   an d   ev alu ated   p r ed ictio n   r esu lts .   All  th e  alg o r ith m s   wer e  tr ain e d ,   a n d   t h e n   th e  b elo w  wo r k f lo w  was  u s ed   f o r   th e  p r ed ictio n   m o d el,   as sh o wn   in   Fig u r e  5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       I n n o v a tive  ma ch in e  lea r n i n g   a p p r o a ch es fo r   p r ed ictio n   o f h y p o g lyce mia   …  ( S a ch i n   R a mn a th   Ga ikw a d )   4459       Fig u r e  5 .   W o r k f lo w  f o r   r eg r ess io n   u s in g   tr an s f er   lea r n in g       2 . 3 . 2 .   Cla s s if ica t io n us ing   t ra ns f er   lea rning   C las s if icatio n   o f   d ata  was  p er f o r m ed   i n   ea ch   o f   th e  clu s ter s   f o r m ed   u s in g   k - m ea n s .   T h e  s am p les  in   th e  d ata   ar e   g r o u p e d   in t o   1   an d   2   an d   th e n   t r an s f er r e d   to   m a ch in e  lear n in g   alg o r ith m .   Fig u r e  6   illu s tr ates   th e   wo r k f lo w  f o r   class if icatio n   u s in g   tr an s f er   lear n in g .   C lu s ter   1 ,   clu s ter   2 ,   an d   clu s ter   3   ar e  p r o v id e d   s ep ar ately   g en er ated   u s in g   k - m ea n .   E ac h   clu s ter   was  th en   tr an s f er r e d   to   th e  class if icatio n   p r ed ict io n   m o d el  a n d   th en   tr ain ed ,   with   p r ed ictio n   r esu lts   ev alu ated .           Fig u r e  6 .   W o r k f lo w  f o r   class if icatio n   u s in g   tr an s f er   lear n in g       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 2 4 :  4 4 5 3 - 4 4 7 1   4460   3.   RE SU L T S   T h e  B SL  v alu e  in   m g / d l  in   n u m er ic  d ata  was  co n s id er e d   t h e  tar g et  v ar ia b le.   All  3 0 0   s am p les  wer e  u s ed   to   t r ain   th e   m ac h in e  lear n in g   m o d el,   a n d   s tatis tical  alg o r ith m s   wer e  f in el y   tu n ed   a n d   u s ed   f o r   th is   p u r p o s e.   T h e  p r e d ictio n   m o d el   was  ev alu ated   u s in g   5 - f o ld   cr o s s - v alid atio n   f o r   p r ec is e  m o d el   t r ain in g .   W e  o b tain   m ax im u m   p er f o r m an ce   o f   o u r   m o d el  in   5   f o ld s   o f   test in g ,   an d   th en   th is   m o d el  was u s ed   f o r   p r ed ictio n s .     3 . 1 .     I np ut  da t a   T h er e  wer e  a   to tal  o f   1 8   f ea tu r es  in clu d ed   i n   th e  d ataset.   T h er e  ar e  th r ee   f ea tu r es  b ased   o n   th e  r o le:   in p u t,  o u tp u t,  a n d   s k ip p ed .   T h e  s am p le  f ea t u r e   was  s k ip p ed ;   B SL  is   th e  tar g et,   a n d   th e  r e m ain in g   f ea tu r es  a r e  th e  in p u t,  as  p r esen ted   in   T ab l e  1 .   Fig u r e  7   s h o ws  th e   d ata   im b alan ce .   T h e  m a x im u m   f r e q u en cy   o f   p ar ticip an ts   was in   th e  r an g e  o f   B SL  6 8   m g /d l to   7 0   m g /d l.  T h is   im b alan ce d   d ata  d is tr ib u tio n   af f ec ts   th e  p r ed ictio n   r esu lts   as  m o r e  n u m b e r s   ar e  b etwe en   6 8   an d   7 0 .   As  a  r esu lt  o f   t h is ,   th e  m ax im u m   ac cu r ac y   o b tain ed   is   1 8 %.  A  class if icatio n   tech n iq u e  was  p r o p o s ed   t o   r eso lv e  th is   is s u e  a n d   o b tain   b etter   p r ed ictio n   r esu lts .   Fig u r e  8   d i p ict  th e  d ata  d is tr ib u tio n   f o r   B SL  in   a  m o r e  d is cr ete  a n d   i n f o r m ativ e  f o r m .   Mo s t  p a r ticip an ts   ar e  6 6 ≤   B SL  ≤ 7 2 ,   6 2 . 6 7 %,  a n d   th e  r em ai n in g   is   3 7 . 3 0 %.  Fu r t h er ,   we  tr y   to   u n d er s tan d   th e  ca u s es  b eh in d   h y p o g ly ce m ia  ty p e  2   d iab etes.  T h e  m ajo r   ca u s e  in cl u d es  u s e  o f   in s u lin   ( 6 6 %),   p o o r   d iet  in tak e  ( 6 6 %),   g astric  p r o b lem s   ( 5 8 %),   a n d   in cr ea s ed   ex er cise  ( 6 4 %).   Oth er   ca u s es  ar e  ad v an cin g   a g e  ( 5 0 %),   s k ip p in g   m ea ls   ( 4 4 %),   u n u s u al  weig h t  lo s s   ( 3 6 %),   d iab etes  o v er   a  lo n g ti m e  ( 3 6 %),   an tid iab etic  m ed ici n es  ( 3 4 %),   co n s u m p ti o n   o f   al co h o l  ( 3 4 %),   u s e  o f   s am e  in jectio n   s ite  f r eq u en tly   ( 3 6 %),   s o m e  o f   th em   h ad   im p air ed   liv er /k id n ey   ( 1 8 %)  an d   p r eg n an t  ( 1 7 %).         T ab le  1 .   L is t o f   v ar iab les u s ed   in   d ata   S r .   N o .     Li st   o f   V a r i a b l e s   Ty p e   o f   d a t a   F e a t u r e s   1   U si n g   i n su l i n ,   u s i n g   a n t i d i a b e t i c   me d i c i n e ,   i m p a i r e d   l i v e r / k i d n e y ,   d i a b e t e s  l o n g t i me ,   i n c r e a s e d   e x e r c i se ,   l a c k   o f   k n o w l e d g e   a b o u t   h y p o g l y c e mi a ,   c o n s u m p t i o n   o f   a l c o h o l ,   p o o r   d i e t a r y   i n t a k e ,   s k i p p i n g   me a l s ,   a d v a n c i n g   a g e ,   u n u s u a l   w e i g h t   l o ss,   t a k i n g   b e t a b l o c k e r s   u sa g e ,   u se   o f   s a me   i n j e c t i o n   si t e   f r e q u e n t l y ,   t h y r o i d   p r o b l e m s,   g a st r i c   p r o b l e ms   a n d   p r e g n a n c y   C a t e g o r i c a l   I n p u t   2   S a mp l e     N u meri c   S k i p p e d   3   B S L  v a l u e ( mg / d l )   N u meri c   Ta r g e t           Fig u r e  7 .   T h e  d is tr ib u tio n   g r a p h   f o r   B SL  v alu e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       I n n o v a tive  ma ch in e  lea r n i n g   a p p r o a ch es fo r   p r ed ictio n   o f h y p o g lyce mia   …  ( S a ch i n   R a mn a th   Ga ikw a d )   4461       Fig u r e  8 .   Scatter   p l o t f o r   th e  B SL  v alu e  v s   f r eq u en c y   o f   s am p les       3 . 2 .     Reg re s s io n mo dels   T h e  r eg r ess io n   m o d el  f o r   p r ed ictio n   was  d ev elo p ed   u s i n g   v ar io u s   s tatis tical  a lg o r ith m s   u n d er     s ec tio n   2 . 2 . 1 .   C r o s s   v alid atio n   m eth o d   was  d ep lo y e d   to   tr a in   an d   test   th e  p e r f o r m an ce   o f   p r ed ictio n   m o d el .   Dif f er en t  K - f o ld s   wer e  tr ied   an d   test ed   u n d er   cr o s s   v alid at io n .   B etter   p r e d ictio n   r esu lts   wer e  o b tain ed   with     5 - f o ld s   o f   tr ain in g   an d   test in g   f o r   th e  in p u t  d ata.   Fig u r e  9   s h o ws  th at  th e  p r ed ictio n   m o d el  is   ev alu ated   in     5 - f o ld   cr o s s - v alid atio n ,   ea c h   f o ld   co n tain in g   2 0 %  s am p les.  Fu r th er ,   t h e  f o ld - wis e  d is tr ib u t io n   o f   th e   s am p les  was a n aly ze d .   I t   is   o b s er v ed   th at  th e  m ajo r ity   o f   th e  p a r ticip a n ts   b elo n g   to   6 8 ≤   B SL  ≤ 7 0   ex ce p t f o ld - 3 .   Fo l d - 1  co n s is ts   o f   2 3 . 3 3 %  o f   p ar ticip a n ts ,   f o ld - 2   co n s is ts   o f   3 1 . 6 7 %  o f   p ar ticip a n ts ,   f o ld - 4   co n s is ts   o f   2 1 . 6 7 %  s am p les,   an d   f o ld - 5   co n s is ts   o f   3 5 %.  W h er ea s   f o ld   th r ee   co n s is ts   o f   2 3 . 3 3 %  in   th e  6 6   m g /d   t o   6 8   m g /d l  r an g e.   All    f in e - tu n e d   h y p er p ar am eter s   f o r   th e  r eg r ess io n   m o d el  ar e  p r esen ted   in   T ab le  2 .   DT   an d   GB   s h o wed   b etter   p r ed ictio n   o u tp u t,   1 8 . 2 %,  th an   th e  r em ain in g   p r e d icto r s .           Fig u r e  9 .   Scatter   p l o t f o r   th e  5 - f o ld s   cr o s s   v alid atio n   f o r   r eg r ess io n       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 2 4 :  4 4 5 3 - 4 4 7 1   4462   T ab le  2 .   L is t m o d els an d   f in e - tu n ed   h y p er p ar am eter s   u s ed   in   r eg r ess io n   A l g o r i t h m   H y p e r p a r a me t e r   V a l u e     DT   M i n i m u m   n u m b e r   o f   d a t a   p o i n t s   w i t h i n   l e a f   n o d e s   1   D o   n o t   d i v i d e   su b s e t s  t h a t   a r e   l e ss t h a n   a   5   Li mi t   t h e   m a x i m u m  d e p t h   o f   t h e   t r e e   t o   a   sp e c i f i c   v a l u e .   1 0 0   S t o p   w h e n   t h e   si g n i f i c a n t   t h r e s h o l d   i s   a c h i e v e d   [ %]   95   Tr e e s  n u mb e r   38   RF   Th e   c o u n t   o f   f e a t u r e s  d e l i b e r a t e d   a t   e v e r y   s p l i t   5   A v o i d   sp l i t t i n g   s u b se t s  i f   sma l l e r   t h a n   5   Te c h n i q u e   Ex t r e me   G B   Tr e e s  n u mb e r   75   R a t e   o f   l e a r n i n g   0 . 3   R e p l i c a b l e   t r a i n i n g   y e s   GB   r e g u l a r i z a t i o n   La mb d a : 0 . 0 0 0 1   C o m p e l   t h e   d e p t h   o f   i n d i v i d u a l   t r e e s   7   Q u a n t i t y   o f   t r a i n i n g   e x a m p l e s   1   Q u a n t i t y   o f   a t t r i b u t e s  u t i l i z e d   i n   e a c h   t r e e   1   Q u a n t i t y   o f   a t t r i b u t e s  i n c l u d e d   a t   e a c h   l e v e l .   1   Q u a n t i t y   o f   a t t r i b u t e s  u se d   a t   e a c h   d i v i si o n   1   B a se   e s t i m a t o r     Tr e e   Est i m a t o r   q u a n t i t y   33   A d a B o o st   R a t e   o f   l e a r n i n g   0 . 1   F i x e d   see d -   r a n d o m   g e n e r a t o r   50   R e g r e ssi o n   l o ss   f u n c t i o n   Li n e a r   C o s t   ( C )   3   R e g r e ssi o n   c o s t   e p s i l o n   ( ε)   0 . 5   S V M   K e r n e l   f u n c t i o n   RBF   N u meri c a l   t o l e r a n c e   0 . 2   I t e r a t i o n   l i mi t   1 5 0   C l a s si f i c a t i o n   S q u a r e d   ε  i n s e n si t i v e   ε   0 . 1 4   R e g r e ssi o n   ε se n si t i v e   ε   0 . 8   R e g u l a r i z a t i o n   La sso   ( L 1 )   S t r e n g t h   ( α)   0 . 0 0 0 1 1   S G D   Le a r n i n g   r a t e   C o n st a n t   I n i t i a l   l e a r n i n g   r a t e   0 . 0 0 1 2   N u mb e r   o f   i t e r a t i o n s   5 0 0 0   To l e r a n c e   0 . 0 0 1   S h u f f l e   d a t a   a f t e r   e a c h   i t e r a t i o n   Y e s   F i x e d   see d   f o r   r a n d o m   sh u f f l i n g   15   M LP   N e u r o n s w i t h i n   c o n c e a l e d   l a y e r s   1 0 0 ; 5 0 ; 2 5 ; 1 0   I n i t i a t i o n   R e l . u   S o l u t i o n   A d a m   R e g u l a r i z a t i o n   ( α)   0   Th e   ma x i mu m   a l l o w a b l e   c o u n t   o f   i t e r a t i o n s   5 0 0   Tr a i n i n g   t h a t   c a n   b e   r e p l i c a b l e   Y e s       T h e  ev alu atio n   p ar a m eter s   m e an   s q u ar e  e r r o r   ( MSE ) ,   r o o t  m ea n   s q u ar e  e r r o r   ( R MSE ) ,   m ea n   ab s o lu te  er r o r   ( MA E ) ,   an d   c o ef f icien t  o f   d eter m in atio n   ( R 2 )   ar e  co n s id er ed   f o r   p r ed ictio n   as  s h o wn   in   T ab le  3 .   DT   an d   GB   h av e  b etter   ac cu r ac y   th a n   o th er   alg o r ith m s .   T h e  DT   an d   GB   p r ed icted   v alu es  r em ain ed   b etwe en   6 6   ≤   a n d   DT   GB   <  6 8 ,   4 6 %.  T h e   m ajo r   in f lu en cin g   f ea tu r es  u n d er   t h is   r a n g e  ar e   g astric  p r o b lem s   6 5 . 2 %,  u s in g   in s u lin s   7 8 . 2 %,  p o o r   d ietar y   in ta k e  6 5 . 2 %,  an d   lack   o f   k n o wled g e  a b o u t  h y p o g ly ce m ia  6 0 . 8 %.   T h e s e  f ea tu r es  p lay e d   an   im p o r ta n t  r o le  i n   m ak in g   t h e  p r ed ictio n .   T h e   m ax im u m   er r o r   f o r   th e   p r e d icted   v alu es  u n d er   DT   an d   GB   is   ± 1 0   m g /d l.  Fro m   t h ese  s am p les,  DT   an d   GB   p r ed icted   a b o u t  4 4 . 9 3 %  ac cu r ately .   T h e  r e m ain in g   s am p les  h ad   s o m e  m in o r   p r ed ictio n   er r o r s .         T ab le  3 .   R eg r ess io n   m o d el  ev alau tio n   M o d e l   M S E   R M S E   M A E   R 2   DT   1 2 . 7 7   3 . 5 7 4   2 . 8 7 7   0 . 1 8 2   RF   1 2 . 8 6 2   3 . 5 8 6   2 . 8 7 6   0 . 1 7 6   GB   1 2 . 7 7 0   3 . 5 7 4   2 . 8 7 7   0 . 1 8 2   A d a B o o st   1 2 . 9 1 9   3 . 5 9 4   2 . 9 4 0   0 . 1 7 3   S V M   1 4 . 3 3 1   3 . 7 8 6   3 . 1 7 1   0 . 0 8 2   S G D   1 4 . 9 7 7   3 . 8 7 0   2 . 9 7 9   0 . 0 4   N e u r a l   N e t w o r k   1 2 . 8 4 0   3 . 5 8 3   2 . 9 0 0   0 . 1 7 8     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.