I AE S   I n t e r n at ion al  Jou r n al   of   Ar t if icial   I n t e ll ig e n c e   ( I J - AI )   Vol.   14 ,   No.   4 Augus t   2025 ,   pp.   2797 ~ 2804   I S S N:  2252 - 8938 ,   DO I 10 . 11591/i jai . v 14 .i 4 . pp 27 97 - 2804             2797     Jou r n al  h omepage ht tp: // ij ai . iaes c or e . c om   In t e g r at in r an d om   f or e st  an d  ge n e t i c  al gor it h m s f o r  i m p r ove d   k id n e y d is e as e  p r e d ic t io n       B om m an ah all i   Ve n k at agiriyap p a   Raghavend r a 1 ,   Anan d k u m ar   Ra m ap p An n iger i 1 ,   Jogi p alya  S h ivan an j ap p S r ik a n t am u r t h y 1 ,   Gu r u r aj   Raghavend r ar ao  S at t iger i 2   1 D e pa r tm e nt  of  M e c h a ni c a E ngi ne e r in g, J S S  A c a de my of  T e c h ni c a E duc a ti on,   V is ve s va r a y a  T e c hnol ogi c a U ni ve r s it y,     B e nga lu r u, I ndi a   2 D e pa r tm e nt  of  M e c h a ni c a E ngi ne e r in g, V is hw a na th r a o D e s hp a nde  I ns ti tu te  of  T e c hnol ogy, Ha li ya l,  I ndi a       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e ived  Nov   21 2024   R e vis e J un   16 2025   Ac c e pted  J ul   10 2025       T h i s   w o rk   o ffer s   n o v e l   met h o d   fo p re d i c t i n g   ch r o n i k i d n e y   d i s eas e   (CK D b y   c o mb i n i n g   ran d o m   fo re s t   (RF)  c l as s i f i cat i o n   w i t h   g en e t i c   al g o ri t h (G A t o   o p t i mi ze  i mp o rt a n t   p arame t ers .   T h d at a s et   co m p ri s es   1 , 6 5 9   p at i en t s   w i t h   5 1   cl i n i cal   p arame t ers .   T h e   s u g g es t ed   met h o d   emp h a s i ze s   t h o p t i m i zat i o n   o ran d o s t at v al u es ,   t e s t   s i ze,   an d   e s s e n t i al   h y p erp arame t ers ,   s u c h   as   t h n u mb er   o t rees   i n   t h f o r es t ,   t h l eas t   n u m b er  o s am p l e s   n ee d ed   at   a   l eaf  n o d e,   an d   t h s mal l es t   n u m b er  o f   s am p l e s   n eces s ary   t o   s p l i t   a n   i n t er n al   n o d e.   T h o p t i m i zat i o n   p r o ces s   i s   co n d u ct e d   i n   t w o   s t ag e s :   t h e   fi r s t   s t a g o p t i m i zes   t h e   ran d o s t a t a n d   t e s t   s i ze,   w h i l e   t h s eco n d   s t ag f o cu s es   o n   h y p er p aramet er s .   T h r o u g h   e x t e n s i v s i mu l at i o n s   o v er  5 0   r u n s ,   t h s t u d y   d em o n s t ra t es   t h at   t h o p t i m i ze d   mo d el   ac h i e v e s   an   accu racy   ra n g i n g   fro m   0 . 9 4 5 1   t o   0 . 9 7 3 8 .   T h re s u l t s   i n d i cat ma x i m u m   i n crea s i n   accu rac y   o 2 . 0 9 % ,   s h o w ca s i n g   t h effect i v en es s   o t h G A - RF  i n t eg ra t ed   ap p ro ac h   i n   en h a n ci n g   m o d e l   p erfo rma n ce.   T h i s   w o r k   p r o v i d e s   v al u ab l i n s i g h t s   i n t o   t h i mp ac t   o p aramet er  o p t i mi zat i o n   o n   mac h i n e   l earn i n g   (ML mo d e l s ,   p art i cu l arl y   i n   med i cal   d i ag n o s t i cs ,   a n d   o ffer s   ro b u s t   frame w o r k   fo d e v el o p i n g   h i g h l y   accu ra t p red i ct i v mo d el s .   K e y w o r d s :   C hr onic  kidney  dis e a s e   Ge ne ti c   a lgor it hm   M a c hine  lea r ning   Optim iza ti on   P r e dictive  model   R a ndom  f or e s t   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i ce n s e.     C or r e s pon din A u th or :   B omm a na ha ll Ve nka tagir iyappa   R a gha ve ndr a   De pa r tm e nt  of   M e c ha nica E nginee r ing ,   J S S   Ac a de my  of   T e c hnica E duc a ti on   Vis ve s va r a ya   T e c hnologi c a Unive r s it y   B e nga lur u,   I ndia   E mail:   bv r js s @gmail. c om       1.   I NT RODU C T I ON   T he   tr a ini ng  a nd   tes ti ng  method  f o r   c las s if ying  bi ologi c a inf or mation   in  mac hine  lea r ning   ( M L )   is   be c omi ng  incr e a s ingl s igni f ica nt.   T he   r e s e a r c he r   f oc us e s   c a r e f ull y   on   c hoos ing  the   r ight   methods   of   c las s if ica ti on  a nd  de ve lopi ng  the  pr e dictive  mode l.   F e s tudi e s   ha ve   e xa mi ne c las s if ica ti on  a nd  pr e dictive  model  de ve lopm e nt.   L it e r a tur e   s tudi e s   a r e   p r e domi na ntl theor e ti c a l;   ther e   e xis ts   no   pr a c ti c a m ode f or   s a mpl e   s e lec ti on  in  the  tr a ini ng   a nd  tes ti ng  pr oc e s s .   T he   r e s e a r c f oc us e s   on  type  of   c las s if ica ti on,   da ta   tr a ini ng  a nd  tes ti ng  is   f ound  the  gr e a r e a .   I n   or de r   to  buil a nd  f it   a   good  model  in  ML ,   t his   a r ti c le  pr ovides   a in - de pth  a na lys is   of   the  s ize s   of   both  the  tr a ini ng  a nd  tes ti ng  da tas e ts .   T his   wor e xa mi ne s   the  e f f e c of   r a ndom  s tate   ( s huf f li ng  the  da ta  s e t) ,   tes s ize   ( da ta  s e f or   tr a ini ng  a nd  tes ti ng) ,   a nd  hype r - pa r a mete r s   on  pe r f or manc e   in  r a ndom   f or e s ( R F )   ML .   Ac c ur a c is   a   metr ic  that  c ompar e s   the  pe r f o r manc e   metr i c s   of   the  tes a nd  the  pr e dicte da ta   f r om   the  model .   T he   ge ne ti c   a lgor it hm   ( GA )   is   int e gr a ted   int o   R F   c las s if ica ti on  in   two   s tage s .   T he   pu r pos e   of   the   GA   is   to  opti mi z e   th e   pa r a mete r s   du r ing  the  p r o c e s s   of   model  buil ding.   T he   s im ulation  r e s ult s   ( a c c ur a c y)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8938   I nt  J   Ar ti f   I ntell ,   Vol.   14 ,   No.   4 Augus t   20 25 279 7 - 2804   2798   s how  that  the  r a ndom  s tate ,   tes r a ti o,   a nd  hype r - pa r a mete r s   a r e   the  c r it e r ia  that  ha ve   a   dir e c im pa c on  the  model's   c or r e c tnes s .   T c r e a te  a   r e li a ble  s ys tem,   a   GA  s houl be   im pleme nted  int the  R F   c las s if ica ti on  to  f ine - tune  the  c or r e c tnes s   of   the  r e s ult s .   T he   R F   a l gor it hm  i s   a   po we r f u a n ve r s a ti le   ML   m e th od,   s u it a b le   f or   c l a s s if i c a t io a n r e gr e s s i on.   T h e   f e a t ur e s   of   t he   R F   a l gor it hm,   s u c a s   a c c u r a c y,   r o bu s tn e s s   in  h a n dli ng   mi s s ing   v a l u e s ,   s c a la bi li t y,   n on pa r a me tr i c   s u pp or t h a n dli ng  c o mp le i nt e r a c ti o n s ,   r o bu s tn e s s   to  noi s d a t a   a nd  f it   t he   e f f e c ti ve   mo d e f or   pr e d ic ti on  in  di a g no s in kidn e d i s e a s e .   M a n r a n do mi z e a l gor it hm s   in  s kle a r u s e   t h e   r a nd om  s t a t e   to  s e l e c th e   r a nd om  s e e to  f e e to  t h e   p s e ud o - r a n do nu mb e r   g e ne r a t or .   T h e   m o s p o pul a r   i nt e g e r s   a r e   a n 42.   W h e u s in a i nte g e r   f or   t h e   r a nd om  s t a t e   ( c ha ng in th e   or de r   o f   t r a in in s a m pl e s   yi e ld s   v a r ie r e s u lt s ) ,   t h e   f u nc ti on  wil p r o du c e   th e   s a m e   r e s ul t s   a c r o s s   d if f e r e nt  e x e c u ti o n s .   T h e   r e s u lt s   o nl c h a n ge   if   t he   int e ge r   v a lu e   i s   a l t e r e d ,   a nd  i n c r e a s i ng  th e   n um be r   of   r un s   wil l ik e l d e c r e a s e   t h e   v a r ia n c e .   T h e   r e a s o f or   v a r i a n c e   i pe r f o r m a n c e   i s   a   s a mp le   t ha i s   t oo   s m a ll   ( a n d/ or   m a n y   f e a tu r e s /c la s s e s   w hi c i s   t oo  hi gh ) ,   wh ic c a u s e s   th e   mo de l s   to  o ve r - f i t.   T de c r e a s e   t he   v a r ia n c e   by  i n c r e a s i ng  th e   num b e r   of   r u n s .   C hr onic  kidney  dis e a s e   ( C KD )   is   a   long - ter m   he a lt c ondit ion   that  typ ica ll las ts   a   l if e ti me   a nd  a r is e s   due   to  k idney  c a nc e r   or   dim ini s he ki dne f unc ti on .   T he   pr ogr e s s ion  of   thi s   c hr onic   il lnes s   c a be   s topped  or   s lowe down  to  the  point   whe r e   the  pa t ient’ s   li f e   c a be   s us taine only  thr ough   dialys is   or   s ur ge r [ 1] .   E a r l ier   de tec ti on  o f   C KD   is   di f f icult   a mong  pa ti e nts ,   due   to  no   s ympt oms   a nd  va r ying   r a tes   o f   kidney   dis e a s e   pr ogr e s s ion.   T im e ly   a nd  p r e c is e   pr e dict ion  of   kidney   dis e a s e   is   e s s e nti a f or   e f f e c ti ve   dis e a s e   mana ge ment  [ 2] .   T he   th ir objec ti ve   of   the  UN ' s   s us taina bl e   de ve lopm e nt  goa ls   ( S DG )   f oc us e s   on  good  he a lt a nd  we ll - be ing,   highl ight ing  the  g r owing  c h a ll e nge s   pos e by  non - c omm unica bl e   dis e a s e s .   One   of   the  S DG   tar ge ts   f or   2030  is   to   r e duc e   pr e matur e   d e a ths   f r om  non - c omm unica ble  dis e a s e s   by  one - t hir [ 3] Kidne inj ur y   is   ir r e ve r s ibl e   a nd   c a n   a dva nc e   to   e nd - s tage   r e na dis e a s e   ( E S R D) ,   e ve ntually  r e quir i ng  r e na l   r e plac e ment  ther a py  ( R R T )   due   to  the   los s   of   r e maining  kidney  f unc ti on   [ 4] [ 6] .   Ac c or ding  to  Z ha e al .   [ 7] ,   t r e a ti ng  C KD   a nd  r e na f a il ur e   is   e xpe ns ive  a nd  of ten   inef f e c ti ve .   E a r ly   a nd   a c c ur a te  diagnos is ,   a long   with  ti mely  t r e a tm e nt,   is   e s s e nti a f or   e f f e c ti ve   ma na ge ment  of   C KD .   T his   s tudy  a im s   to  de s ign  a nd  va li da te  a   pr e dictive  model  f o r   identif y i ng  C KD .   I pr e vious   r e s e a r c h,   P a [ 4]   e mpl oye thr e e   ML   a lgo r it hms logi s ti c   r e gr e s s ion   ( L R ) ,   de c is ion  tr e e   ( DT ) ,   a nd   s uppor ve c tor   mac hine  ( S VM ) to  c ons tr uc a   p r e dictive  model.   S im il a r ly,   Kha li d   e al [ 8]   int r oduc e a   h ybr id  a ppr oa c that  int e gr a ted   Ga us s ian  n a ïve  B a ye s   ( f or   gr a dient  boos ti ng)   a nd  a   DT   a s   the   ba s e   lea r ne r ,   with   a   R F   model  s e r ving   a s   the  meta - c las s if ier .   D e ba a nd  S it ote  [ 3]   inves ti ga ted  C KD   us ing  pr e dictive  mod e ls   s uc a s   R F ,   S VM ,   a nd  DT .   I a nother   s tudy ,   S a if   e al [ 9]   pr opos e th r e e   di f f e r e nt   mo de ls   a im e a t   p r e dicting  C KD   6   to   12   mont hs   be f or e   c li nica l   s y mpt oms   a ppe a r ,   e mpl oying  s ophis ti c a ted  a ppr oa c he s   li ke   c onvolut ional  ne ur a l   ne twor ks   ( C NN s ) ,   long   s hor t - ter m   memor ( L S T M )   models ,   a nd   de e e ns e mbl e   lea r ning  tec hniques .   R a hman   e al [ 10]   f oc us e on   e nha nc ing  c las s if ica ti on  pe r f or manc e   by  a pplyi ng   f e a tur e   s e l e c ti on  methods   s uc a s   r e c ur s ive  f e a tur e   e li m inati on  ( R F E )   a nd  the  B or uta  a lgor it hm,   a long  with  mul ti ple  pe r f or manc e   metr ics ,   to  identi f opti mal  c las s if ie rs s tr iki ng  a   ba lanc e   be twe e high  a c c ur a c a nd  low  c omput a ti ona c os t.   Additi ona ll y,   L e e al .   [ 2]   c onduc ted  a   c ompr e he ns ive  meta - a na lys is   to  e va luate   how  a c c ur a tely  ML   tec hnique s   c a diagnos e   the  pr ogr e s s ion  of   kidney  dis e a s e .   Dr it s a s   a nd  T r igka  [ 11]   p r opos e a   ML - ba s e d   s tr a tegy  f or   a s s e s s ing  C KD   r is k,   leve r a ging  a   r a nge   of   models   including  p r oba bil is ti c ,   tr e e - ba s e d,   a nd   e ns e mbl e   a ppr oa c he s   s u c a s   S VM ,   LR ,   s tocha s ti c   gr a dient  de s c e nt   ( S GD ) ,   a r ti f icia ne ur a ne twor ks   ( AN N) ,   a nd  k - ne a r e s ne ighbor s   (k - NN ) .   L e e t   al .   [ 2 ]   pe r f or med  a   s ys tema ti c   meta - a na lys is   to  a s s e s s   the  di a gnos ti c   a c c ur a c of   M L   a lgor it hms   f or   kidney  dis e a s e   pr ogr e s s ion.   Dr it s a s   a nd  T r igka  [ 11]   de ve loped   a M L   methodology  to   pr e dict  C KD   r is k,   uti li z ing   p r oba bil is ti c ,   t r e e - ba s e d,   a nd  e ns e mbl e   lea r ning   models ,   including  S VM ,   L R ,   S GD ,   AN N,   a nd  k - NN.   L im   e al [ 12]   r e view e C KD   a nd  noted  that  C ox  r e g r e s s ion   modeling  wa s   the  mos c omm only  us e method  a mong  the  f e s tudi e s   e xa mi ne d.   Aoki  e al [ 13]   e xplor e the  a ppli c a ti on  of   ML   tec hniques ,   including   R F   s ur vival  models ,   to   s tudy  C KD   in   the  U . S . ,   f oc us ing  on  labor a tor y - de r ived  r is f a c tor s   a s   pr e dictor s   of   e s ti mate glom e r ular   f il tr a ti on   r a te  ( e GFR ) .   B ins a wa [ 14]   a na lyze the  c or r e lation  be twe e kidney  f unc ti on  a nd  e lec tr oc a r diogr a ( E C G)   r e a dings   us ing  a opti mi z e R F   model,   de mons tr a ti ng  s upe r ior   pe r f o r manc e   in  ter ms   of   c las s if ica ti on  a c c ur a c ( C A) ,   f a l s e   pos it ive  r a te   ( F P R ) ,   a nd  t r ue   pos it ive  r a te  ( T P R )   whe c omp a r e to  other   methods .   He ma  e al [ 15 ] ,   ut il izi ng  both  s tanda r a nd  r e a l - ti me  da tas e ts ,   a s s e s s e the  e f f e c ti ve ne s s   of   va r ious   M L   a lgor it hms s uc a s   k - NN ,   R F ,   DT ,   g r a dient  boos ti ng ,   a nd  e xt r e me  gr a dient  boos t ing  ( XG B oos t ) in  f or e c a s ti ng  C KD .   T a kka va taka r e al [ 16]   f oc us e on  s tage - C KD ,   e mpl oying  f our   dif f e r e nt   models L ASS r e g r e s s ion,   R F ,   XG B oos t,   a nd  ANN to  pr e dict   the   pr ogr e s s ion  to   e nd - s tage   k idney  dis e a s e   ( E S KD ) .   S a nmar c hi   e t   al [ 17]   p r ovided  a   c ompr e he ns ive  r e view   of   M L   methodologi e s   us e d   in  C KD   r e s e a r c h,   outl ini ng  both   the  potential  a d va ntage s   a nd  li mi tations   of   thes e   tec hniques   in  d iagnos is ,   pr ognos is ,   a nd   dis e a s e   mana ge ment.   Z hu   e t   al [ 18 ]   de ve loped  a   pipeline  to  pr oc e s s   lon git udinal  e lec t r onic  he a lt r e c or ds   ( E HR s )   a nd  a ppli e r e c ur r e nt  ne ur a l   ne twor ks   ( R NN s )   to  f o r e c a s the  pr ogr e s s ion  of   C KD   f r om  s tage s   I I / I I I   to  I V/V.   Additi ona ll y,   G hos a nd   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   Ar ti f   I ntell     I S S N:   2252 - 8938       I ntegr ati ng  r andom  for e s and  ge ne ti c   algor it hms   f or     ( B omm anahall V e nk atagi r iyappa  R aghav e n dr a )   2799   Kha ndoke r   [ 19]   e va luate M L - ba s e pr e diction  models   f or   C KD   a nd  highl ight e d   the  int e r p r e tabili ty  of   S ha pley   a ddit ive  e xplana ti ons   ( S HA P )   a nd  l oc a int e r pr e table   model - a gnos ti c   e xplana ti ons   ( L I M E )   f r a mew or ks ,   whic o f f e r   va luable   c li nica ins ight s   f or   he a lt hc a r e   pr o f e s s ionals .   Altur ki  e a l [ 20]   s tudi e C KD   pr e diction   us ing  R F   with   a c c ur a c o f   9 2. 85%   with   s ynthetic  mi no r it y   ove r s a mpl ing   t e c hnique   ( S M OT E ) .   R a hman  e al [ 10 ]   us e ML   a lgor it hm  f or   C KD   pr e diction  with  99 . 75%   a c c ur a c y.   R a jea s hwa r i   a nd   Ar une s [ 21]   us e de e c onvolut ional   ne ur a ne twor ( DC NN )   a nd  modi f ied  e xtr e me  r a ndom  f or e s t   ( M E R F )   a ppr oa c he s   we r e   us e to  p r e dict  C KD   wit 98. 5%   a c c ur a c y.   F r om  the   li ter a tu r e   r e view ,   i is   lea r ne that   s e ve r a s tudi e s   a r e   a va il a ble   on  C KD   p r e diction  th r ough   mac hine - lea r ning  a ppr oa c he s .   I the  s tudy  of   C KD ,   va r ious   pa r a mete r s   li ke   da tas e s ize ,   qua li ty  of   da tas e t,   a nd  the  ti mi ng   of   da ta  c oll e c ti on   play  a   c r uc ial  r o le.   I n   the   pr e s e nt  s tudy,   a   f oc us   on   C KD   pr e dicti on  us ing  M L   models   f or   the  big  da tas e is   c ons ider e by  a   two - s tage   hybr id  model  of   R F   a nd  GA .   B thi s   a ppr oa c h,   the  a c c ur a c of   th e   hybr id   model  im p r ove s .       2.   M E T HO D   Dia gnos ing  kidney  dis e a s e   is   a   c r uc ial  a s pe c o f   he a lt hc a r e ,   whic h   f oc us e s   on  i mpr oving   he a lt thr ough  the  p r e ve nti on,   diagnos is ,   tr e a tm e nt,   a n mana ge ment  of   d is e a s e s   a nd  im pa ir ments .   T he   e a r ly  diagnos is   he lps   s oc iety  to  unde r go  e a r ly  tr e a tm e nt  a nd  he nc e   a void  f ur ther   da mage   to  the  he a lt h.   Da ta  a bout  kidney  dis e a s e   is   c oll e c ted  f r om   ope s our c e   at   htt ps :/ /www . ka ggle. c om/ da tas e ts /r a biee lkhar oua /chr onic - kidney - dis e a s e - da ta s e t - a n a lys is .   T he   da ta  of   1 , 659  pe r s ons   te s ted  f or   51  va r ious   pa r a mete r s   be f or e   diagnos ing  the  C KD .   pr e dictive  model   is   ge ne r a ted   us ing  1 , 659  pe r s o ns   with  51   tes ted  pa r a mete r s .   T he   RF   c las s if ier   is   uti li z e f or   c a tegor izing   the  da ta  to   f it   the   model  a nd  to  p r e dict .   T he   e f f e c ti ve ne s s   of   the   model   is   de t e r mi ne thr ough  the  a c c ur a c y,   whic c ompa r e s   or   de viati on  of   the  da ta  c ons ider e a nd  da ta  ge ne r a ted  thr ough  the  model.   Highe r   a c c ur a c im pli e s   the   model  is   e f f e c ti ve   in  p r e diction.   T he   e f f e c ti ve ne s s   of   the  model   in  ter ms   of   a c c ur a c y   in   the   R F   c las s i f ica ti on  de pe nds   u pon  va r ious   pa r a mete r s   v iz,   r a ndom   s tate ,   tes t   s ize ,   a nd  hype r pa r a mete r s .   Ke hype r pa r a mete r s   in   R F   c las s if ica ti on  include   the   number   o f   t r e e s   ( n_e s ti mator s ) ,   whic h   indi c a tes   how  many   DT s   the   model   will   ge ne r a t e   dur ing   tr a ini ng ,   s e lec ti ng   the   be s one   thr ough   major it voti ng.   Othe r   im po r tant  pa r a mete r s   a r e   the  mi nim um  number   of   s a mpl e s   r e quir e a a   lea f   node   ( mi n_s a mpl e s _lea f ) ,   whic e ns ur e s   that   a   s pli p oint   a a ny   de pth  lea ve s   a lea s the   s pe c if ied  m ini mum   number   of   t r a ini ng   s a mpl e s   i both   br a nc he s ,   a nd  the   mi nim um   number   of   s a mpl e s   ne e de to   s pli a n     int e r na node .   I thi s   r e s e a r c h,   a   GA   is   e mpl oye to   e nha nc e   th e   model's   a c c ur a c in   two  s tage s .   S tage   1 ,   du r ing   the  c las s if ica ti on  of   the  da ta,   a nd  s tage   2,   in  tuni ng  the  hype r pa r a mete r s .   I s tage   1,   the  pr e c is io of   the  model  in  ter ms   of   a c c ur a c is   a na lyze by  s huf f li ng  the   da ta  s e ts   a long  with  the   tes da tas e s ize .   T he   opti mi z a ti on  of   thes e   two  pa r a mete r s   f oc us e s   o a c c ur a c thr ough  the  us e   of   a   GA .   F igur e   s hows   a r c hit e c tur e   of   the  pr oc e s s .   S tage   1:  T he   lowe r   a nd   uppe r   bound   of   the  r a ndom  s tate   a nd  tes s ize   is   s e a s   [ 13]   R a ndom_s tate   =   [ 0,   100]   T e s t_s ize   =   [ 0. 1,   0. 5 ]   S tage   1 &2  :   GA   pa r a mete r s   s e to    M a xim um  number   of   it e r a ti ons   :30   P opulation  s ize   :30   M utation  p r oba bil it y   =   0. 1   E li r a ti o   =   0 . 01   C r os s ove r   p r oba bil it y   =   0 . 85   P a r e nts   p or ti on   =   0. 3   C r os s ove r   type   =   Unif or m   GA   is   us e to  opti mi z e   hype r pa r a mete r s   f o r   R F   c l a s s if ica ti ons   e mpl oying  e volut ionar s tr a tegie s   to  s e a r c f or   the   be s hype r pa r a mete r   s e t.   GA   ar e   ba s e on  na tur a l   s e lec ti on   pr inciples   a nd   e mpl oy   tec hniques   li ke   s e lec ti on,   c r os s ove r ,   a nd  mut a ti on  to   e volve  s olut ions   to  opti mi z a ti on  pr ob lems .   T he   opt im ize r a ndom  s tate   a nd  tes s ize ,   de ter mi ne d   f or   model   a c c ur a c y,   a r e   s ubs e que ntl us e a s   input   pa r a mete r s   in   the   s e c ond  leve of   the  GA   to   r e f ine   the  hype r pa r a mete r s   of   the  R F   c las s if ier .   T his   a ddit ional  s tep  e nha nc e s   the  hype r pa r a mete r s   to  a c hieve   be tt e r   a c c ur a c f or   mo de f it ti ng   a nd  pr e diction   [ 22] [ 24] .   T his   s tudy  f oc us e s   on  opti mi z ing   the  r a ndom   s tate ,   tes s ize ,   a nd   thr e e   ke hype r pa r a mete r s the   n_e s ti mator s ,   the  mi n_s a mpl e s _lea f ,   a nd  the  mi ni mum   number   o f   s a mpl e s   r e quir e d   f or   a   s pli t .   T he   s im ulation  is   te r mi na ted  if   the  c ondit ions   ( low e r /and  uppe r   bound )   a r e   not  s a ti s f ied    Hype r   p a r a mete r s   lowe r   a nd   uppe r   bound   s e to   [ 25]   Numbe r   of   t r e e s   ( n_e s ti mator s )   =   [ 1,   100]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8938   I nt  J   Ar ti f   I ntell ,   Vol.   14 ,   No.   4 Augus t   20 25 279 7 - 2804   2800   M ini mum   s a mpl e s   lea f   ( mi n_s a mpl e s _lea f )   =   [ 1,   1 0]   M ini mum   s a mpl e s   to  s pli t ( )   =   [ 2 ,   10 ]           F igur e   1.   Ar c hit e c tur e   of   GA   int e gr a ted  with   R F       3.   RE S UL T S   AN DI S CU S S I ON   T he   pr e dictive   model  is   ge ne r a ted  a nd   s im ulations   we r e   pe r f or med   with  R F   c las s if ica ti on  a s   f oll ows   the  a c c ur a c obtaine in  thes e   s im ulations   is   tabul a ted:     T e s s ize   10  to  50   a nd  R a ndom  S tate   to   100     I ntegr a ti ng  GA   wi th  R F   in   two  leve ls ,     S tage   1:  T o   opti mi z e   tes s ize   a nd  r a ndom  s tate ,   S tage   2:   I nput   of   opti mi z e d   tes s ize   a nd   r a ndom   s tate   to  opt im ize   hype r pa r a mete r s   s uc a s   N   e s ti mator s ,   mi nim um  lea f ,   a nd  mi nim um   s pli t.   T he   objec t ive  of   the  GA   is   to  i mpr ove   the  a c c ur a c of   the  c las s if ica ti on  by  s e lec ti ng  a ppr opr iate   e f f e c ti ng   pa r a mete r s .   T he   s im ulations   we r e   c onduc ted  f or   tes s ize   10   to  50  a nd  r a ndom  s tate   to  100.   T he   a c c ur a c y   obtaine is   tabula ted  in   T a ble  1 .   T he   s im ulation   r e s ult   in  T a ble   r e ve a ls   that  a   maximum   a c c ur a c o f   0. 9518   is   obtaine f o r   tes s ize   10   f or   r a ndom  s tage s   10   100.   I ntegr a ti ng   GA   with   R F   in   two  leve ls ,   s ta ge   1:   t opti mi z e   tes s ize   a nd  r a ndom   s tate ,   s tage   2:  i n put  of   op ti mi z e tes s i z e   a nd  r a ndom  s tate   to   opti mi z e   hype r pa r a mete r s   s uc a s   E s ti mator s ,   mi nim um  l e a f ,   a nd  mi nim um  s pit .   tot a o f   50  s im ulation  r u ns   we r e   c onduc ted,   a nd  the  f indi ngs   a r e   s umm a r ize in  T a ble  2.       T a ble  1 .   S im ulation   r e s ult   of   tes s ize   a nd  r a ndom   s tate   on  a c c ur a c y   T e s s iz e   R a ndom  s ta te   0   10   20   30   40   50   60   70   80   90   100   A c c ur a c y   10   0.8916   0.9518   0.9337   0.9036   0.9337   0.9157   0.9337   0.9036   0.9036   0.9398   0.9518   15   0.8956   0.9116   0.9438   0.9157   0.9277   0.9197   0.9277   0.8916   0.9116   0.9197   0.9157   20   0.9006   0.9127   0.9367   0.9157   0.9187   0.9096   0.9277   0.9066   0.9187   0.9066   0.9157   25   0.9012   0.8988   0.9181   0.9205   0.9205   0.9181   0.9205   0.9060   0.9157   0.9060   0.9084   30   0.9076   0.8956   0.9197   0.9237   0.9197   0.9137   0.9217   0.9157   0.9177   0.9116   0.9096   35   0.9105   0.9002   0.9157   0.9243   0.9243   0.9191   0.9208   0.9157   0.9243   0.9105   0.9053   40   0.9142   0.9066   0.9142   0.9217   0.9292   0.9187   0.9187   0.9172   0.9187   0.9157   0.9066   45   0.9170   0.9090   0.9116   0.9183   0.9210   0.9183   0.9157   0.9264   0.9237   0.9157   0.9116   50   0.9157   0.9096   0.9072   0.9229   0.9193   0.9205   0.9157   0.9277   0.9205   0.9120   0.9157   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   Ar ti f   I ntell     I S S N:   2252 - 8938       I ntegr ati ng  r andom  for e s and  ge ne ti c   algor it hms   f or     ( B omm anahall V e nk atagi r iyappa  R aghav e n dr a )   2801   T a ble  2.   S im ulation   r e s ult   of   GA   int e g r a ted  R F   in   t wo  leve ls   N o. of  R un   S ta ge  1:  O ut put  of  G A  t o opt im iz e  r a ndom s ta te  a nd t e s s i z e   S ta ge  2:   O ut put  of  G A  t o opt im iz e  hype r - pa r a me te r s   R a ndom s ta te   T e s s iz e     R a ndom s ta te   T e s s iz e     R a ndom s ta te   1   97   0.416   0.9507   26   2   8   0.9522   2   34   0.103   0.9593   8   2   5   0.9650   3   44   0.207   0.9623   13   1   9   0.9652   4   86   0.100   0.9581   31   1   3   0.9640   5   14   0.110   0.9529   85   2   3   0.9528   6   44   0.180   0.9658   7   8   7   0.9623   7   77   0.110   0.9581   14   1   3   0.9685   8   14   0.220   0.9539   22   1   6   0.9593   9   3   0.200   0.9451   4   7   9   0.9542   10   20   0.160   0.9513   9   2   5   0.9550   11   77   0.128   0.9624   26   2   10   0.9671   12   37   0.130   0.9509   11   2   5   0.9554   13   97   0.350   0.9504   30   2   2   0.9504   14   9   0.130   0.9577   17   1   5   0.9624   15   12   0.380   0.9504   17   6   5   0.9504   16   14   0.220   0.9526   26   1   2   0.9582   17   44   0.140   0.9612   27   7   4   0.9655   18   44   0.150   0.9592   47   1   2   0.9632   19   14   0.220   0.9539   4   5   5   0.9566   20   44   0.100   0.9651   8   4   10   0.9651   21   21   0.120   0.9598   12   5   6   0.9648   22   34   0.110   0.9558   12   1   7   0.9613   23   89   0.110   0.9572   10   5   10   0.9626   24   32   0.100   0.9538   11   5   9   0.9595   25   21   0.144   0.9585   21   2   8   0.9627   26   77   0.130   0.9630   13   4   7   0.9722   27   97   0.360   0.9502   31   4   7   0.9518   28   14   0.220   0.9570   56   2   6   0.9569   29   86   0.100   0.9540   3   7   6   0.9655   30   9   0.110   0.9529   6   2   2   0.9738   31   14   0.190   0.9527   17   1   5   0.9558   32   44   0.200   0.9585   33   1   10   0.9614   33   9   0.120   0.9543   28   4   10   0.9593   34   44   0.600   0.9590   5   10   4   0.9664   35   34   0.110   0.9545   18   1   4   0.9600   36   14   0.220   0.9530   26   1   3   0.9558   37   44   0.130   0.9628   13   1   3   0.9720   38   14   0.220   0.9562   7   7   6   0.9616   39   21   0.210   0.9590   3   2   6   0.9692   40   14   0.200   0.9527   61   1   4   0.9556   41   3   0.210   0.9484   14   4   4   0.9512   42   44   0.180   0.9623   25   1   4   0.9617   43   44   0.110   0.9568   33   1   10   0.9675   44   9   0.130   0.9526   5   6   6   0.9668   45   21   0.130   0.9628   8   4   7   0.9674   46   44   0.140   0.9657   21   1   4   0.9699   47   77   0.130   0.9593   2   10   4   0.9683   48   86   0.130   0.9471   5   4   10   0.9519   49   21   0.130   0.9631   87   4   5   0.9631   50   9   0.15   0.9547   4   10   8   0.967       T he   r e s ult   of   GA   in   s tage   1   a nd   s tage   2   indi c a tes   t ha the   a c c ur a c va r ies   f r om   0 . 9451   to   0. 9738   f o r   opti mi z e r a ndom  s tate   a nd  tes s ize .   I s tage   2,   the  a c c ur a c is   de c r e a s e in  r uns ,   with  no  c ha nge   with    r un  out   of   50 ,   a nd   in  the  r e maining  s im ulation  r u the  a c c ur a c incr e a s e to  a   maxi mum   of   0 . 0209  ( 2. 09% ) .   45  r uns   out  of   50  indi c a ted  that  int e gr a ti ng   GA   wit R F   in  s tage s   a nd  im pr ove the  a c c ur a c y.   T hi s   f ur ther   lea ds   to  f it ti ng   the  pr e dictive   model  mo r e   e f f e c ti ve ly.   T he   GA - ge ne r a ted  s im ulation   of   s tage   1   ( 50 th   r un   in   T a ble  2 )   s hows   in   F igur e   2   that   the   a c c ur a c obtaine is   0. 9547  with  r a ndom  s tage   a nd  tes s ize   0. 15.   F igur e   indi c a tes   that  no  im pr ove me nt  in  the  r e s ult   wa s   f ound  a f ter   23  it e r a ti ons .   S im il a r ly,   F igur e   3   r e ve a ls   s tage   2 -   GA   s im ulation  to  opti mi z e   hype r pa r a mete r s .   T he   a c c ur a c obtaine in  thi s   r u is   0. 967.   T hr e e   pa r a mete r s   s uc a s   the  number   of   tr e e   ( 4) ,   mi nim um  lea ve s   ( 10) ,   a nd  mi ni mum   lea f   to  s pit   ( 8)   a r e   opti mi z e f or   a a c c ur a c is   0. 967  in  the  5 0 th   r un  a s   s hown  in  T a ble   2 .   T his   s hows   that  GA   im p r ove s   the  a c c ur a c y   f r o s tage   to   s tage   2.   T he   de tail e DT   is   de picte in  F igur e   f or   p ictor ial  r e p r e s e ntation.   T he   s im ulation  is   c a r r ied  out   us ing  P ython  v 3 . with  GB   R AM ,   with  GA   f unc ti on   a nd  ML   a lgor it hm   in  W in dows   10  ope r a ti ng  s ys tem .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8938   I nt  J   Ar ti f   I ntell ,   Vol.   14 ,   No.   4 Augus t   20 25 279 7 - 2804   2802         F igur e   2.   S tate   1 -   GA   s im ulation  to   opti mi z e   r a ndom  s tate   a nd  tes s ize ,   a c c ur a c is   the  objec ti ve   f unc ti o n     F igur e   3.   S tage   2 -   GA   s im ulation  to   opti mi z e   hype r pa r a mete r s           F igur e   4.   P icto r ial  r e p r e s e ntation  of   the   DT       4.   CONC L USI ON   T his   s tudy  pr e s e nts   a   nove a ppr oa c to  opti mi z ing  the  pe r f or manc e   of   an   R F   c las s if ier   b int e gr a ti ng  a   GA   f or   the  pr e diction  o f   C KD   us ing  a   da tas e of   1659  pa ti e nts   with  51  pa r a met e r s .   B s ys tema ti c a ll opti mi z ing  the   r a ndom   s tate ,   tes t   s ize ,   a nd   hype r pa r a mete r s   in   a   two - s tage   pr oc e s s ,   th e   method   e f f e c ti ve ly  e nha nc e s   the   a c c ur a c of   the   R F   mode l.   T he   opti mi z a ti on   pr oc e s s ,   c onduc ted   ove r   50   s im ulation  r uns ,   de mons tr a tes   a   s igni f ica nt  im pr ove ment  in  model  a c c ur a c y,   r a nging  f r om  0 . 9451  to  0. 973 8,   with  a   maxim um  incr e a s e   of   2. 09 % .   T he s e   f indi ngs   high li ght  the   c r it ica l   r ole   of   opti mi z ing   both  model  pa r a mete r s   a nd  hype r pa r a mete r s   to   e nha nc e   the   pr e dictive   c a pa bil it ies   of   ML   models ,   e s pe c ially  withi n   the   r e a lm   of   medic a diagnos ti c s .   T he   c ombi na ti on   of   GA   with  R F   not   only   e nha nc e s   model  pe r f or manc e   but   a ls e s tablis he s   a   s tr ong   a nd  r e li a ble   f r a mew or f or   i mpr oving  p r e diction  a c c ur a c y   in  c li n ica s e tt ings .   F u tur e   s tudi e s   may  c on s ider   a pplyi ng  thi s   opti mi z a ti on  s tr a tegy  to  dif f e r e nt  dis e a s e s   a nd  da ta s e ts   to  f ur ther   a s s e s s   it s   e f f e c ti ve ne s s   a nd  ve r s a ti li ty.       AC KNOWL E DGE M E NT S   Author s   thank  the  o r ga niza ti on  f o r   e nc our a ging  us   to  c onduc r e s e a r c in  mul ti - dis c ipl inar a r e a s .       F UN DI NG  I NF ORM AT I ON   T his   r e s e a r c wa s   c a r r ied  out   indepe nde ntl y,   wi th  no  f unding  invol ve d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   Ar ti f   I ntell     I S S N:   2252 - 8938       I ntegr ati ng  r andom  for e s and  ge ne ti c   algor it hms   f or     ( B omm anahall V e nk atagi r iyappa  R aghav e n dr a )   2803   AU T HO CONT RI B U T I ONS   S T AT E M E N T   T his   jour na l   us e s   the   C ontr ibut o r   R oles   T a xo nomy  ( C R e diT )   to   r e c ognize   indi vidual   a uthor   c ontr ibut ions ,   r e duc e   a utho r s hip  dis putes ,   a nd  f a c il it a te  c oll a bor a ti on.     Nam e   of   Au t h or   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   B omm a na ha ll Ve nka tagir iyappa   R a gha ve ndr a                               Ana ndkumar   R a mappa   Annige r i                               J ogipalya   S hivana njappa   S r ikanta mur thy                               Gur ur a R a gha ve ndr a r a S a tt iger i                                 C     C onc e pt ua li z a ti on   M     M e th odol ogy   So     So f twa r e   Va     Va li da ti on   Fo     Fo r ma a na ly s is   I     I nve s ti ga ti on   R     R e s our c e s   D   :   D a ta  C ur a ti on   O   :   W r it in -   O r ig in a D r a f t   E   :   W r it in -   R e vi e w  &   E di ti ng   Vi     Vi s ua li z a ti on   Su     Su pe r vi s io n   P     P r oj e c a dmi ni s tr a ti on   Fu     Fu ndi ng a c qui s it io n         CONF L I CT   OF   I NT E RE S T   S T AT E M E N T   T he   a uthor s   de c lar e   that   ther e   a r e   no  c onf li c ts   of   in ter e s r e late to  th is   s tudy       DA T AV AI L A B I L I T Y   T he   da ta  that  s uppor thi s   s tudy  a r e   op e nly  a va il a ble  in  Ka ggle  da ta s e li nk  a htt ps :/ /www . ka ggle. c om/ da tas e ts /r a biee lkhar oua /c hr onic - kidney - dis e a s e - da ta s e t - a na lys i s .       RE F E RE NC E S   [ 1]   M . A . I s la m, M . Z . H . M a ju mde r , a nd M . A . H us s e in , “ C hr oni c  ki dne y di s e a s e  pr e di c ti on ba s e d on ma c hi ne  l e a r ni ng a lg or it hms ,”   J our nal  of  P at hol ogy  I nf or m at ic s , vol . 14, 2023, doi:  10.1016/j .j pi .2023.100189.   [ 2]   N L e e al . M a c hi ne   le a r ni ng  a lg or it hms   a c c ur a c in   pr e d ic ti ng  ki dne di s e a s e   pr ogr e s s io n:   a   s ys te ma ti c   r e vi e w   a nd  m e ta - a na ly s is ,”   B M C  M e di c al  I nf or m at ic s  and  D e c is io n M ak in g , vol .  22, no. 1, De c . 2022, doi:  10.1186/s 12911 - 022 - 01951 - 1.   [ 3]   D A D e ba a nd  T .   M S it ot e C hr oni c   ki dne di s e a s e   pr e d ic ti on  us in ma c hi ne   l e a r ni ng  te c hni que s ,”   J ou r nal   of   B ig   D at a   vol . 9, no. 1, Nov. 2022 , doi 10.1186/s 40537 - 022 - 00657 - 5.   [ 4]   S P a l,   C hr oni c   k id ne di s e a s e   pr e di c ti on  us in ma c hi ne   le a r ni ng  te c hni que s ,”   B io m e di c al   M at e r ia ls   D e v ic e s vol 1,  no 1,  p p. 534 540, M a r . 2023, doi:  10.1007/s 44174 - 022 - 00027 - y.   [ 5]   S . J . G il be r a nd D . E . W e in e r N at io nal  k id ne y  f oundati on’ s  pr ime r  on k id ne y  di s e as e s ,   C hi n a E ls e vi e r , 2017.   [ 6]   L J L o   e al . 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D .   i n   mec h an i cal   e n g i n eer i n g   s c i en ce s   fro V i s v e s v ara y a   T ech n o l o g i ca l   U n i v ers i t y ,   Bel a g av i ,   In d i a.   Cu rre n t l y ,   h e   s erv e s   as   a n   as s o c i at p ro f es s o i n   t h e   D ep ar t men t   o Mech an i cal   E n g i n eer i n g   at   J SS  A cad em y   o T ech n i cal   E d u ca t i o n ,   Ben g al u ru .   H i s   res earc h   i n t eres t s   i n cl u d s ch e d u l i n g ,   t h s t u d y   o f   mach i n i n g   p arame t ers ,   o p t i m i zat i o n ,   an d   met a h eu r i s t i a l g o ri t h m s .   H h as   p u b l i s h ed   mo re  t h an   2 2   p ap er s   i n   p eer - rev i ew e d   j o u r n al s   an d   i s   memb er  o t h In s t i t u t i o n   o E n g i n ee r s .   H can   b co n t act e d   at   e mai l :   b v r j s s @ g mai l . co m .         D r.   A na ndkum a R a m a ppa   A nn i g er i           h o l d s   Ph . D .   i n   mech a n i ca l   en g i n eeri n g   fro IIT   Ma d ras ,   In d i a,   a n d   h as   s t r o n g   aca d emi f o u n d at i o n   i n   t h fi e l d .   H e   i s   cu rre n t l y   s erv i n g   as   Pro fes s o i n   t h D e p art me n t   o Mech a n i cal   E n g i n eer i n g   at   J SS  A cad em y   o f   T ech n i ca l   E d u cat i o n ,   Ben g al u ru .   H i s   res earc h   fo cu s es   o n   o p t i mi za t i o n   an d   s mart   s t ru c t u re ,   an d   h h as   co n t ri b u t ed   s i g n i fi c an t l y   t o   t h fi el d   t h r o u g h   t h p u b l i cat i o n   o o v er  2 5   p ap er s   i n   p eer - rev i e w ed   j o u r n al s .   H can   b c o n t act e d   at   e mai l :   a n an d a n n i g er i @ g mai l . co m .         D r.   J o g i p a l y a   Sh i v a na nj a ppa   Sr i ka nt a m urth y           h o l d s   Bach e l o r' s   d e g ree  i n   mech an i cal   e n g i n eer i n g   a n d   a   Ph . D .   i n   t h e   s ame  f i el d .   Cu rren t l y ,   h s erv e s   as   an   a s s i s t an t   p ro fe s s o r   i n   t h D ep ar t men t   o Mech a n i ca l   E n g i n ee ri n g   at   J SS  A cad em y   o T ech n i c al   E d u cat i o n ,   Ben g a l u r u .   H i s   res earc h   i n t eres t s   i n c l u d o p t i mi zat i o n   an d   f i n i t e l emen t   an al y s i s H i s   al s o   memb er  o t h In s t i t u t i o n   o E n g i n e ers .   H can   b co n t act e d   at   e mai l :   j s s r i k an t amu r t h y @ j s s at e b . ac. i n .         Gurura R a g ha v endra r a o   Sa tt i g er i           i s   g rad u a t e d   i n   mech an i cal   e n g i n eer i n g ,   p res e n t l y   w o rk i n g   as   a s s o ci a t p ro fe s s o i n   t h D ep art men t   o Mec h an i cal   E n g i n eeri n g ,   K L S   V i s h w an a t h ra o   D es h p an d In s t i t u t o T ech n o l o g y ,   H al i y al ,   K arn a t ak a.   H i s   res earch   i n t eres t   i s   j et   i m p i n g em en t .   H i s   memb er  i n   I n s t i t u t o E n g i n eers .   H ca n   b c o n t act e d   at   e ma i l :   g rs @ k l s v d i t . ed u . i n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.