C omp u te r   S c i e n c e   an d   I n for mati on   T e c h n ol ogi e s   V ol .   6 ,   N o .   3 N ove m b e r   20 25 ,   p p.   335 ~ 345   IS S N :   2722 - 3221 D O I :   10. 1 1591 / c s i t . v6 i 3 . pp 33 5 - 34 5             335     Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s pr i m e . c om / i nd e x . php / c s i t   A   ma c h i n e   l e a r n i n g   a p p r o a c h   f o r   e a r l y   p r e d i c t i o n   o f   me n t a l   h e a l t h   c r i ses       H as s an   C h i ga gu r e 1 Lu c C h a r i t S ak a l a 2   1 D e p a rt m e n t   o Co m p u t e S c i e n c e ,   S c h o o l   o In fo rm a t i o n   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   H a ra re   In s t i t u t e   o T e c h n o l o g y ,   H a ra re ,   Z i m b a b w e   2 D e p a rt m e n t   o Co m p u t e S c i e n c e ,   F a c u l t y   o S c i e n c e   a n d   E n g i n e e ri n g ,   Bi n d u ra   U n i v e rs i t y   o S c i e n c e   E d u c a t i o n ,   Bi n d u ra ,   Z i m b a b w e       A r ti c l e   I n fo     A BS TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   Re c e i v e d   J un   3 2025   Re vi s e J un   30 2025   A c c e pt e J u l   13 2025       T he   g l ob a l   m e n t a l   h e a l t c r i s i s ,   i nt e ns i f i e by   t he   C O V I D - 19  p a nde m i c ,   pl a c e d   u npr e c e de n t e d   s t r a i n   on   h e a l t hc a r e   s ys t e m s   a nd   h i gh l i ght e d   t h e   ur ge nt   ne e f or   p r o a c t i v e   c r i s i s   p r e v e nt i o s t r a t e gi e s .   T h i s   s t udy  i n ve s t i g a t e d   t he   e f f e c t i ve n e s s   o f   va r i ous   m a c h i n e   l e a r n i ng   ( M L )   m od e l s   i n   pr e d i c t i ng   m e n t a l   h e a l t h   c r i s e s   w i t h i n   28   da y s   pos t - hos pi t a l i z a t i o n,   l e v e r a g i ng   a e i ght - ye a r   l ong i t ud i na l   da t a s e t .   M u l t i p l e   da t a   pr e p r oc e s s i ng   t e c h ni que s ,   i nc l ud i ng   f e a t u r e   s e l e c t i o n   ( E F S A ,   R F E C V ) ,   i m pu t a t i on,   a nd   c l a s s   i m ba l a nc e   h a nd l i ng   ( S M O T E ,   T o m e k   l i nk s ) ,   w e r e   s ys t e m a t i c a l l y   a p pl i e d   t e nha n c e   m od e l   pe r f or m a nc e .   S i t r a di t i ona l   c l a s s i f i e r s l og i s t i c   r e g r e s s i on,   s u pp or t   ve c t or   m a c hi ne ,   k - n e a r e s t   ne i gh bor s n a i v e   B a ye s ,   X G B o os t ,   a n A da B oo s t w e r e   e va l ua t e d   a l o ngs i de   e ns e m bl e   l e a r ni n g   ( E L )   m e t hod s   ( b a gg i ng ,   boos t i ng,   s t a c k i ng ) .   P e r f or m a nc e   m e t r i c s   s uc h   a s   a c c ur a c y ,   pr e c i s i on ,   r e c a l l ,   F s c o r e ,   a nd  A U C - R O C   w e r e   u s e f o r   c om pr e he n s i ve   a s s e s s m e n t .   R e s u l t s   de m ons t r a t e d   t h a t   e ns e m bl e   m e t ho ds ,   pa r t i c u l a r l b oos t i ng   a n d   ba ggi ng,   c ons i s t e n t l y   a c hi e ve hi gh   pr e d i c t i v e   a c c u r a c ( up   t o   9 3% ) ,   w i t h   X G B oos t   a nd  A d a B oo s t   e m e r gi ng  a s   t op   pe r f o r m e r s .   F e a t ur e   s e l e c t i o a nd  c l a s s   i m ba l a n c e   t e c hn i qu e s   f u r t h e r   i m p r ov e m ode l   r obu s t n e s s   a nd   ge ne r a l i z a b i l i t y.   T h e   f i ndi ngs   un de r s c or e t he   po t e nt i a l   of   M L - dr i ve n   a pp r oa c he s   f or   e a r l i d e nt i f i c a t i on   o f   a t - r i s p a t i e n t s ,   e n a bl i ng  m o r e   e f f e c t i ve   r e s ou r c e   a l l oc a t i on   a n t i m e l y   i nt e r ve n t i ons   i m e nt a l   he a l t c a r e .   R e c o m m e nd a t i o ns   f or   i nt e gr a t i ng   t he s e   p r e d i c t i ve   t oo l s   i nt o   c l i ni c a l   w or kf l ow s   w e r e   d i s c us s e d   t s up por t   da t a - dr i v e de c i s i o n - m a k i n g.     Ke y w or d s :   E ns e m bl e   m e t hods   F e a t u re   s e l e c t i o n   L ongi t ud i na l   hos pi t a l   d a t a   M a c h i ne   l e a r ni ng   M e nt a l   he a l t c ri s i s   pr e di c t i on   T hi s   i s   an   op e n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e n s e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   L uc y   Ch a ri t y   S a k a l a   D e pa r t m e nt   of   Co m pu t e r   S c i e n c e ,   F a c u l t y   of   S c i e n c e   a nd  E n gi ne e ri ng   Bi ndur a   U n i v e rs i t y   of   S c i e n c e   E duc a t i on   Bi ndur a ,   Z i m ba bw e   E m a i l :   l s a k a l a @ hi t . a c . z w       1.   I N TR O D U C TI O N   A pproxi m a t e l y   on e   bi l l i o p e opl e   g l ob a l l l i v e   w i t a   m e n t a l   d i s orde r   [1] .   T he   CO V ID - 19   pa nd e m i c   h a s   s i gn i fi c a n t l y   i nt e ns i f i e d   t h i s   w o rl dw i de   m e n t a l   h e a l t h   e m e rg e nc y,   l e a di n g   t o   a n   e s c a l a t i ng   n e e for  m e n t a l   he a l t hc a re   s e rvi c e s .   T h i s   s urg e   i n   d e m a nd   i s   pu t t i n a   s t r a i n   on   h e a l t h c a r e   s ys t e m s ,   w h i c h   a re   a l r e a dy   g ra pp l i n g   w i t h   a   s hort a g e   of   qu a l i fi e d   m e nt a l   h e a l t pe rs on ne l   [ 2] .   M e nt a l   d i s ord e rs   h a v e   t h e   pot e n t i a l   t s i gni f i c a n t l y   i m p a c t   v a r i ous   a s pe c t s   of   l i fe ,   e nc o m pa s s i n a c a d e m i c   or   pro fe s s i on a l   a c h i e v e m e n t ,   i nt e ra c t i ons   w i t fa m i l y   a nd   fri e nds   a s   w e l l   a s   e ng a ge m e nt   w i t hi t h e   c o m m uni t y   [3] ,   [4] .   T h e   gl o ba l   e c on om y   s uffe rs   a   l os s   of   $1   t r i l l i on   a nn ua l l y   due   t o   de c r e a s e prod uc t i v i t y   c a us e d   by  t w p re v a l e nt   m e nt a l   di s orde rs :   a nxi e t a nd  de pr e s s i on   [5] .   W h e c ons i de r i ng  ov e ra l l   m e nt a l   i s s u e s ,   i n c l ud i ng   re d uc e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2722 - 3221   Com pu t   S c i   Inf   T e c h nol ,   V o l .   6 ,   N o .   3 N ov e m be r   20 25 335 - 345   336   produc t i v i t y   a n t he   burd e of   i l l n e s s ,   t he   gl o ba l   e c ono m i c   b urde n   a s s oc i a t e d   w i t t hi s   i s s ue   w a s   e s t i m a t e t o   be   a roun $ 2. 5   t r i l l i on   i 2 010,   a   f i gur e   p roj e c t e d   t o   c l i m b   t o   $6   t ri l l i on   by   2030   [6] .   P rom pt   i nt e rv e nt i on   c a n   of t e n   pr e v e nt   t he   w ors e ni n of   s y m pt o m s   t h a t   l e a d   t o   m e n t a l   he a l t h   c r i s e s   a nd  s ubs e qu e nt   hos pi t a l i z a t i on   [7] .   U nfo rt un a t e l y ,   pa t i e nt s   o f t e n   onl y   a c c e s s   urg e nt   c a r e ,   s u c h   a s   a   h os pi t a l   or  ps yc hi a t r i c   f a c i l i t y ,   w he n   t h e y   a r e   a l re a dy   i n   t h e   m i ds t   of   a   c ri s i s   [8] .   A t   t h i s   s t a ge ,   pre ve n t a t i v e   m e a s ur e s   a r e   no  l on ge a o pt i on,   w hi c l i m i t s   t he   a b i l i t of  ps y c hi a t r i c   s e rvi c e s   t e ffe c t i ve l a l l oc a t e   t h e i a l re a dy   s t ra i n e r e s our c e s   [ 9],   [10] .   T he r e for e ,   a   ke s t e p   i i m prov i ng  p a t i e n t   ou t c o m e s   a nd   m a na gi ng   c a s e l o a ds   i s   t i de nt i fy   i nd i vi dua l s   a t   ri s k   o f   a   c r i s i s   be for e   i t   ha pp e ns   [11] .   In   bus y   c l i n i c a l   e nvi r onm e nt s ,   m a nu a l l re vi e w i ng   va s t   a m oun t s   of  p a t i e n t   da t a   t m a ke   pr oa c t i ve   c a re   de c i s i ons   i s   s i m pl no t   fe a s i b l e ;   i t   i s   uns us t a i na b l e   a nd  pron e   t e rro rs   [9] ,   [12] .   S hi ft i ng  t he s e   t a s ks   t o   a u t om a t e a na l ys i s   o hos pi t a l   r e c or ds ,   how e ve r,   off e rs   a   pro m i s i ng   s ol u t i on .   T h i s   a ppr oa c c ou l d   r e vol u t i o ni z e   h e a l t h c a r e   by   e n a bl i ng   c ont i nuous ,   l a rg e - s c a l e   d a t a   re v i e w   [13] .   Re s e a r c h   ha s   a l re a dy  s h ow w e   c a n   p r e di c t   c r i t i c a l   he a l t h   e v e nt s   for   m a ny   c ondi t i o ns ,   l i k e   h ype r t e ns i on ,   d i a b e t e s ,   c i r c u l a t ory  f a i l ur e ,   hos pi t a l   re a dm i s s i on ,   a nd  e ve i n - hos pi t a l   d e a t [9],   [14] .   H ow e ve r ,   w he n   i t   c om e s   t m e n t a l   h e a l t h ,   t h e   e xi s t i ng   re s e a r c m a i nl fo c us e s   on  pre d i c t i n s pe c i fi c   e v e nt s   s u c a s   s ui c i d e ,   s e l f - ha r m ,   or  a   fi rs t   e pi s o de   of  ps yc hos i s   [11] .   W e   do  no t   h a ve   a s   m uc h   i nfor m a t i on   on   c ont i nuo us l y   pr e di c t i ng   t h e   w i de r a ng e   of   m e nt a l   h e a l t h   c ri s e s   t ha t   ne e urge nt   c a re   o hos pi t a l i z a t i on.   A   l ot   i s   s t i l l   unknow n   a b out   w he t he w e   c a c o nt i nuous l y   us e   m a c hi n e   l e a rni ng  t e s t i m a t e   t he   ri s k   of  a n   i m pe ndi n m e n t a l   h e a l t h   c ri s i s   [15] .   If   w e   c oul d,   i t   w oul a l l ow   us   t o   be t t e a l l oc a t e   he a l t hc a re   s t a ff   a nd   po t e n t i a l l p re v e nt   c ri s e s   fro m   e ve n   h a pp e ni ng   [16 ] .   I a ddi t i o n,   i t   i s   no t   y e t   c l e a i ne w   pre di c t i v e   te c hnol ogi e s   w ou l be   t ru l y   us e fu l   for  m e nt a l   he a l t hc a r e   pr a c t i t i o ne rs ,   e s pe c i a l l c on c e rn i ng   t h e i r   i m p a c t   o he a l t h   ou t c o m e s   or   l on g - t e rm   c os t   s a vi n gs   [17 ],   [18] .   Curre n t   c l i ni c a l   pr a c t i c e   oft e n   re l i e s   on   re t ros pe c t i ve   s ym pt o m   a s s e s s m e n t   a nd   s e l f - re p ort i ng ,   w h i c h   c a be   unre l i a bl e   a nd  r e a c t i ve .   Id e n t i fy i ng  i ndi vi du a l s   a t   hi gh  ri s of   i m pe ndi ng   m e nt a l   he a l t c ri s e s     (e . g . ,   s e ve r e   d e pre s s i v e   e pi s od e s ,   ps yc hot i c   br e a ks ,   a nd   s u i c i da l   i de a t i on)   i s   c ha l l e ngi ng   du e   t o   t h e   c o m p l e x   i nt e rpl a y   of   c l i n i c a l ,   be h a vi oura l ,   s o c i a l ,   a nd   e nvi r onm e n t a l   f a c t ors .   T he   l a c k   of   pre di c t i ve   t ool s   l e a ds   t o   de l a ye d   i nt e rve nt i on  m e a ni ng  pa t i e nt s   re c e i ve   c a re   l a t e ,   of t e w he n   t he i c ond i t i on  i s   s e ve r e ,   r e qui ri ng   m ore   i nt e ns i v e   a nd   c os t l y   i n t e rve n t i o ns   l i k e   i n pa t i e nt   hos p i t a l i z a t i o n   [9] .   A ddi t i on a l l y ,   i n c re a s e d   s uff e r i ng:   Indi vi dua l s   e nd ure   p rol o nge d   pe r i ods   of   d i s t r e s s   a nd   fu nc t i ona l   i m p a i r m e n t ,   a nd   i ne ffi c i e nt   r e s our c e   a l l oc a t i on -   h e a l t h c a r e   r e s o urc e s   a r e   of t e n   de p l oy e d   re a c t i v e l r a t h e r   t ha n   s t ra t e gi c a l l y ,   l e a d i ng   t o   bo t t l e n e c ks   a nd  pot e nt i a l   b urnou t   f or  m e nt a l   he a l t p rofe s s i ona l s .   T hi s   s t udy  a ddr e s s e s   i m por t a n t   g a ps   by  c ondu c t i ng  a   c om pr e he ns i ve   c o m pa ri s on  of  m a c hi n e   l e a rni n m o de l s   us i ng  a e i gh t - ye a l ong i t ud i na l   d a t a s e t   t o   pre di c t   m e nt a l   h e a l t h   c r i s e s .   I t   a i m s   t i de n t i f ke y   ri s k   fa c t ors   t ha t   c ont r i but e   m os t   t o   c r i s i s   pr e di c t i on   a n e va l u a t e   t h e   pe rfor m a n c e   of   di f fe r e nt   m od e l s .   T he   fi nd i ngs   provi de   va l ua b l e   i ns i ght s   a nd   pra c t i c a l   re c o m m e nd a t i ons   for   e ff e c t i v e l i n t e gra t i ng   m a c hi n e   l e a rni n i nt o   m e n t a l   h e a l t h   c a r e   s ys t e m s .   T h i s   a ppro a c h a s   pot e nt i a l   t o   i m prov e   e a rl y   d e t e c t i on   a n t i m e l in t e rve nt i on  f or  a t - r i s pa t i e nt s .       2.   M ET H O D O L O G Y   2. 1   R e s e ar c h   d e s i gn   T h i s   s t ud y,   a   r e t ros p e c t i v e   c oho rt   s t u dy ,   f oc us e d   o n   d e v e l o pi n g   a nd   a s s e s s i ng   m e n t a l   h e a l t h   c r i s i s   pre di c t i on   m od e l s   us i n e x i s t i n h e a l t h   r e c or ds .   R e t ros pe c t i v e   c o hor t   s t u di e s   a n a l y z e   a l re a d c o l l e c t e d a t a   t e v a l u a t e   ou t c o m e s   b a s e d   on   p ri or  e xpos ur e s   or  c o nd i t i ons .   T hi s   r e s e a r c h   e m pl oys   a   q ua nt i t a t i v e   m e t ho do l og y,   l e ve r a g i ng   a   m a c h i n e   l e a r ni ng   a p pro a c h   t o   pr e d i c t   m e nt a l   h e a l t h   c ri s e s   a m on g   p a t i e n t s   w i t h i n   a   2 8 - da y   p e r i o fol l ow i n g   hos pi t a l i z a t i on   [ 9] ,   [1 9] .   U s i ng   t hi s   m e t h od ol ogy   a l l ow s   f or   e ff i c i e n t   a na l ys i s   of   l a rg e   d a t a s e t   a nd   t i m e l y   i de nt i f i c a t i on   of   a t - ri s k   p a t i e n t s ,   i m pr ov i n pr e d i c t i v e   a c c ur a c a nd   h e a l t h c a r e   i n t e r ve nt i o n.     2. 2 .     F e atu r e   s e l e c t i on   F e a t u re   s e l e c t i on   i nvo l ve s   c hoos i n g   a   s ubs e t   of   pe r t i n e nt   f e a t ure s   fr om   a   l a rg e r   poo l   of   a va i l a bl e   fe a t ure s   w i t h i a   da t a s e t   [2 0] .   It   i nv ol v e s   i d e n t i fy i ng  a nd   re t a i ni ng   t h e   m os t   i nfo rm a t i ve   a nd   i m p a c t ful   fe a t ure s   w hi l e   di s c a rd i ng   or  d i s re g a rd i ng   l e s s   re l e v a nt   or   re d unda n t   on e s   [ 20] [22 ] .   F e a t ur e   s e l e c t i on   a i m s   t o   e nha nc e   t h e   pe rf orm a nc e ,   i n t e rpr e t a b i l i t y ,   a nd   e ffi c i e n c y   of   m a c hi n e   l e a r ni ng   m od e l s   by   c onc e n t ra t i ng   o n   t h e   m os t   i m p a c t ful   a s p e c t s   of   t he   da t a   [2 3] .   T hi s   s t udy   t e s t e d   t w f e a t ur e   s e l e c t i on   m e t ho ds ,   a nd   bo t h   w e r e   us e d   for  m ode l   c ons t ru c t i on .   T he   t w o   m e t h ods   e va l ua t e d   w e r e   t h e   e ns e m bl e   of   fe a t u re   s e l e c t i on   a l gor i t h m s   (E F S A a nd  re c urs i v e   f e a t ur e   e l i m i na t i o w i t h   c ros s - v a l i da t i on  (RF E CV ).     2. 3 .     Exp e r i me n ta l   p r oc e d u r e   T he   pro c e d ure   be g a n   w i t t he   da t a s e t   (c o m pr i s i ng   da t a s e t s   f rom   e i g ht   di ff e r e nt   ye a rs b e i ng  l oa d e d   i nt o   G oog l e   Co l a b .   T h e s e   d a t a s e t s   w e r e   t he c on c a t e n a t e d   t oge t h e r   t o   c re a t e   a   uni f i e d   d a t a s e t .   T h e   ne x t   s t e p   i nvol ve d   d a t a   p re pr oc e s s i ng,   a   c ru c i a l   ph a s e   t h a t   e nc o m p a s s e s   s e v e r a l   e s s e nt i a l   t a s ks   [24] .   D a t a   c l e a ni ng   w a s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Com pu t   S c i   Inf   T e c h nol     IS S N :   2722 - 3221       A   m a c hi n e   l e ar ni ng   ap pr oac h   f or   e ar l y   pr e d i c t i o o f   m e nt al   he al t c r i s e s   (H as s an   Chi gagur e )   337   pe rfor m e t r e m o ve   a ny   i nc ons i s t e nc i e s   o ou t l i e rs ,   fo l l o w e by   d a t a   i m pu t a t i on   t f i l l   i m i s s i ng   v a l u e s .   L a b e l   e nc odi n g   w a s   a ppl i e d   t o   m a k e   t h e   d a t a   nu m e r i c a l ,   a nd   d a t a   e x pl or a t i on   w a s   c ondu c t e d   t o   unv e i l   unde r l yi n t re nds   a n h i dd e pa t t e rns   w i t hi t he   da t a   [25 ] .   T h e   a n a l ys i s   a l s a s s e s s e d   c l a s s   i m b a l a nc e   a nd   i nvol ve d   fe a t u re   s e l e c t i o t e nha nc e   m od e l   pe r form a n c e .   S ubs e que nt l y,   t h e   e xp e ri m e nt   m ov e d   on  t o   m o de l   c ons t ru c t i on ,   w h e re   a   va r i e t o t ra d i t i ona l   M L   m ode l s ,   i nc l ud i ng   L R ,   S V M ,   K - N N ,   N B ,   X G Boos t ,   a nd   A da Boos t ,   w e r e   i m pl e m e n t e d .   F urt h e r m ore ,   e ns e m bl e   l e a rn i ng   (E L )   t e c h ni qu e s ,   s u c h   a s   b a ggi n g,   bo os t i n g,   a nd   s t a c k i ng ,   w e r e   ut i l i s e d   t o   c o m b i ne   t he s e   m o de l s   [26] .   T h e   ne x t   ph a s e   w a s   m od e l   e va l ua t i o n,   i n   w hi c h   t he   m ode l ' s   p e rfor m a nc e   us i ng   a n   a rra y   of   m e t r i c s   s uc h   a s   a c c ur a c y ,   pr e c i s i on ,   re c a l l ,   F 1   s c or e ,   k a pp a ,   ge o m e t ri c   m e a n,   a nd  A U C - RO w a s   a s s e s s e [27] .   T hi s   e x t e ns i ve   e x pe ri m e nt a l   s e t up   w a s   c r e a t e t m a k e   i t   e a s i e t a s s e s s   t he   s t udy' s   r e s ul t s ,   i m pro ve   t he i r   va l i d i t y ,   a nd   d e t e r m i n e   w he t he r   t h e y   m i gh t   be   r e pl i c a t e d   i n   ot h e re s e a rc h   s e t t i ngs .   G oog l e   Col a b   Re s e a r c h   w a s   us e d   t o   c a rry   out   e m pi r i c a l   e xp e r i m e nt s .   F i gure   i l l us t ra t e s   t h e   w orkf l ow   d i a gra m   ou t l i ni ng  t he   e n t i re   e xpe r i m e n t a l   pro c e du re   us e d   i n   t h i s   s t udy.   I t   b e g i ns   w i t h   l o a d i ng   a nd   pr e pro c e s s i ng  t h e   d a t a s e t ,   f ol l ow e by   fe a t ur e   s e l e c t i o t o   i d e nt i fy   t h e   m os t   re l e va n t   pre d i c t ors .   T he   w orkf l ow   t he pr oc e e ds   t o   m ode l   d e ve l op m e nt ,   i nc l ud i ng  hype rpa r a m e t e r   t un i ng   a n t ra i ni ng   m ul t i p l e   c l a s s i fi e rs .   F i n a l l y ,   t h e   m od e l s   a r e   e v a l ua t e us i ng   pe rf orm a n c e   m e t ri c s ,   a n t he   r e s ul t s   a re   a na l ys e d   t de t e r m i n e   t he   be s t   pr e di c t i ve   a p proa c h .   T hus ,   F i gure   1   prov i d e s   a   c o m pr e he ns i ve   ove rvi e w   of   t h e   s ys t e m a t i c   s t e ps   un de r t a k e n   t o   e ns ur e   robus t   a nd  re pr oduc i bl e   m a c hi n e   l e a rn i ng   e x pe r i m e nt s .           F i gure   1 W orkf l ow   di a gra m   i l l us t r a t i ng   e x pe r i m e nt a l   pro c e d ure       2. 4 .     M od e l   In  pu rs ui t   o t he   o ve r a rc hi ng   g oa l   o a s s e s s i ng   t he   pr e d i c t i ve   c a p a bi l i t i e s   of   M L   t e c hn i qu e s ,   t h e   pri m a ry   obj e c t i v e   w a s   t o   e va l ua t e   how   e ffe c t i ve l m a c h i n e   l e a r ni ng   t e c h ni qu e s   c a n   pre di c t   m e nt a l   he a l t c ri s e s .   T a c hi e v e   t h i s ,   m od e l s   w e re   b ui l t   us i ng  a i m p ut e da t a s e t ,   w hi c e ns ure t h e   i n t e g ri t a n c om p l e t e n e s s   o t he   d a t a .   T hi s   robus t   f ound a t i on   a l l ow e for   m o re   re l i a bl e   a n a c c ur a t e   p re d i c t i v e   m od e l i ng .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2722 - 3221   Com pu t   S c i   Inf   T e c h nol ,   V o l .   6 ,   N o .   3 N ov e m be r   20 25 335 - 345   338   Cons e qu e nt l y,   t he   s t udy   t horoug hl y   a s s e s s e s   t h e   pot e nt i a l   o m a c h i n e   l e a rni n a s   a   v a l u a bl e   t oo l   i m e nt a l   he a l t h   c r i s i s   pre d i c t i o n.   T he   pre d i c t i v e   m od e l s   t he m s e l ve s   e nc om p a s s e a   s e l e c t i on  of   w i d e l re c ogn i z e c l a s s i fi e rs ,   i nc l udi n t w o   boos t i ng   c l a s s i fi e rs   know n   for   t he i r   a b i l i t y   t o   e nha n c e   p re d i c t i v e   pe rf orm a nc e   [28] T he   t a bl e   be l ow   s um m a r i z e s   t he   s e qu e nt i a l   pr oc e dure s   t a ke n   t o   g e ne r a t e   e a c pr e di c t i ve   m ode l   a nd  offe rs   a   t hor ough   ove rv i e w   of   t he   a pp roa c he s   us e d   for   m od e l   c ons t r u c t i on .   T h e   re s u l t s   of   t he s e   m o de l   bui l ds   s e rv e   a s   e s s e nt i a l   i ns t ru m e n t s   for   e v a l u a t i ng  h ow   w e l l   m a c h i ne   l e a rn i ng  t e c h ni que s   fore c a s t   m e n t a l   he a l t c ri s e s .   I t h e   e nd ,   t he   c o m pa r a t i ve   a n a l ys i s   he l ps   d e t e rm i ne   t h e   m os t   pr o m i s i n pa t f or  a c c ura t e   m e nt a l   h e a l t c r i s i s   pre di c t i ons   by  i l l um i n a t i ng  t he   m a ny   a ppro a c h e s   w i t h   di f fe r i ng  d e gre e s   o e ffe c t i ve ne s s .   A l gori t hm   1   ou t l i ne s   t h e   s t e p - by - s t e p   a l gor i t h m   us e d   for   d e v e l op i ng   t h e   m a c h i n e   l e a rni ng  m od e l s   i n   t hi s   s t udy .   It   de t a i l s   t h e   d a t a   pre p roc e s s i ng   s t a ge s   s uc h   a s   l o a di ng   t he   da t a s e t ,   ha nd l i n m i s s i n t a rg e t   v a l u e s ,   a nd   fe a t ur e   s e l e c t i o n.   A l g ori t hm   a l s o   c ov e rs   t h e   c l a s s i fi c a t i on  w orkfl ow ,   i n c l udi ng   h ype rp a r a m e t e r   t un i ng ,   m ode l   t r a i n i ng,   pr e di c t i on ,   pe rfo rm a nc e   e v a l u a t i on ,   a nd   re s our c e   us a ge   m oni t ori ng  a c r os s   di ffe r e nt   c l a s s i fi e rs .   T h i s   s t r uc t ure a ppro a c h   e ns ure s   a   c o m pr e h e ns i v e   a nd   re pr oduc i b l e   m o de l   d e ve l op m e n t   proc e s s .   T a b l e   1   s um m a ri z e s   t he   di ff e re nt   c o m bi n a t i ons   of   fe a t ur e   s e l e c t i on  m e t hods ,   nu m be of  s e l e c t e d   fe a t ure s ,   a nd  c l a s s   i m ba l a n c e   s t ra t e g i e s   us e i o ur  m ode l s .   T he   fe a t ur e s   s e l e c t e i t he s e   m o de l s   i n c l ud e   k e y   pre di c t ors   s u c h   a s   h i s t or i c a l   s ym pt o m   s e v e ri t y   (t o t a l   nu m be r   a nd   dur a t i on   of   c ri s i s   e pi s od e s ),   hos pi t a l   i nt e ra c t i ons   (un pl a nne c o nt a c t s ,   m i s s e d   a p poi n t m e nt s ,   r e c e n t   c r i s e s ) ,   pa t i e nt   a g e ,   i n di v i dua l   r i s i n di c e s ,   a n t ot a l   t i m e   s i nc e   t he   f i rs t   hos pi t a l   v i s i t .   A s   s how n   i n   T a b l e   1 ,   bot h   E F S A   a n RF E CV   w e r e   a pp l i e d,   us i n e i t he r   e i gh t   or  fi v e   of   t h e s e   s i gn i fi c a n t   fe a t u re s ,   i n   c o m bi na t i on   w i t c l a s s   i m b a l a nc e   t e c h ni qu e s   s u c h   a s   S M O T E   a nd   T om e l i n k s.     A l gori t hm   1 .   M a c h i n e   l e a rni ng  m od e l   de ve l opm e n t   S t a rt   A l g ori t hm :   1.   L o a t he   d a t a s e t .   2.   Re m ov e   i ns t a nc e s   w i t a   nul l   t a r ge t   v a ri a bl e .   3.   A p pl y   fe a t ure   s e l e c t i o t re t a i r e l e va nt   fe a t ur e s .   4.   S p l i t   t he   d a t a   i nt o   t r a i ni ng   a nd  t e s t i ng   s e t s   b a s e d   on   t h e   s p e c i fi e r a t i o .   5.   I ni t i a l i z e   a e m p t y   di c t i ona ry  t s t ore   c l a s s i fi e r e s ul t s .   6.   F or   e a c c l a s s i fi e r:     6. 1 .   D e fi n e   t he   hy pe rp a ra m e t e g ri d   for   hyp e rp a ra m e t e r   t uni ng.     6. 2 .   F i nd  t he   b e s t   pa r a m e t e rs .     6. 3 .   S t ore   t h e   be s t   p a ra m e t e rs   for   t h e   c l a s s i fi e r .   7.   F or   e a c c l a s s i fi e r:     7. 1 .   In i t i a l i s e   t he   c l a s s i f i e r   w i t t he   b e s t   hyp e rpa r a m e t e rs .     7. 2 .   S t a rt   t he   t i m e a nd   m e m ory   m on i t o r.     7. 3 .   T ra i t h e   c l a s s i fi e on  t he   t ra i ni ng   d a t a .     7. 4 .   M a ke   pr e di c t i ons   o t he   t e s t   s e t .     7. 5 .   R e c o rd  t he   e l a ps e d   t i m e   a nd   m e m ory  us a g e .     7. 6 .   C a l c ul a t e   pe rfo rm a nc e   m e t r i c     7. 7 .   S t ore   t h e   re s ul t s   i t h e   d i c t i on a ry   w i t t he   c l a s s i fi e n a m e   a s   t he   ke y.   8.   D i s pl a t he   r e s ul t s   fro m   t h e   d i c t i on a ry   for   e a c c l a s s i fi e r,   i nc l ud i ng :     Cl a s s i f i e r   n a m e     Be s t   hyp e rpa r a m e t e rs     P e rform a n c e   m e t r i c s     E l a ps e d   t i m e   a nd   m e m ory  us a g e   E nd  A l gor i t h m .     2. 5 .     Eva l u ati on   W e   a p pr oa c h e d   t h e   c ri s i s   p re di c t i on   t a s a s   a   bi na ry   c l a s s i fi c a t i on   pro bl e m   [2 9] .   T he   m o d e l   w a s   de s i gn e t o   pr e di c t   t h e   ri s of  a   c ri s i s   d e v e l op i n w i t h i t h e   n e x t   28   d a ys .   T o   e v a l u a t e   t h i s ,   w e   us e d   a   t i m e - ba s e d   s p l i t   o t h e   d a t a :   8 0%   f or   t ra i n i n g ,   10 for   va l i d a t i o n,   a nd   10 %   fo t e s t i n g .   T h e   m o de l s   d e v e l op e d   i n   t hi s   s t ud w a s   a s s e s s e d   b a s e d   o how   a c c u ra t e l a nd   e ff e c t i v e l y   t he i d e nt i f pa t i e nt s   a t   r i s k   o a   m e nt a l   he a l t c r i s i s   w i t hi 2 da ys   f ol l o w i ng  t h e i r   hos pi t a l i z a t i on .   M o de l   e f fi c a c w a s   m e a s ur e d   us i n a   va ri e t y   of   pe r for m a n c e   i nd i c a t o rs ,   i nc l u di ng   a c c ur a c y ,   pr e c i s i o n ,   r e c a l l ,   F s c or e ,   a nd   A U C - R O C .   A c c ur a c y   w i l l   p rov i de   a   b ro a d   ov e rv i e w   o f   t h e   m od e l ' s   p e rf or m a n c e ,   w hi l s t   p re c i s i on   a nd   r e c a l l   w i l l   pr ov i d e   i nf or m a t i o n   a bo ut   t h e   m o de l ' s   c a p a c i t y   t o   a c c ur a t e l y   di s t i ng ui s h   t ru e   p os i t i v e s   vs   fa l s e   pos i t i v e s .   T h e   F 1   s c o re   w i l l   fun c t i on   a s   a   ba l a n c e d   a s s e s s m e n t ,   w h i c h   i s   e s p e c i a l l y   r e l e va nt   i n   he a l t h c a re   s e t t i ngs   w h e r e   f a l s e   ne ga t i v e s   c a n   h a v e   s e ri ous   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Com pu t   S c i   Inf   T e c h nol     IS S N :   2722 - 3221       A   m a c hi n e   l e ar ni ng   ap pr oac h   f or   e ar l y   pr e d i c t i o o f   m e nt al   he al t c r i s e s   (H as s an   Chi gagur e )   339   re p e r c us s i ons .   T he   A U C - RO C   w i l l   h e l p   i l l us t r a t e   t h e   t r a d e - offs   be t w e e n   s e ns i t i v i t y   a nd   s p e c i fi c i t y   a c r os s   di f fe re nt   t h re s ho l d   s e t t i ngs ,   a l l ow i n g   fo a   m or e   n ua nc e und e rs t a nd i n of   m od e l   p e rf or m a n c e .       T a b l e   1 .   M e t hods   a nd  t e c hn i que s   us e d   t bu i l d   m od e l s   M o d e l   F e a t u re   s e l e c t i o n   m e t h o d   N u m b e o f e a t u re s   Cl a s s   i m b a l a n c e   1   E F S A   8   N o n e   2   E F S A   8   S M O T E   3   E F S A   8   T o m e k   l i n k s   4   RF E CV   5   N o n e   5   RF E CV   5   S M O T E   6   RF E CV   5   T o m e k   l i n k s       3.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   3. 1 .     F e atu r e s   c on tr i b u ti n g   to   me n ta l   h e al th   c r i s e s   T he   s h a pl e y   a d di t i ve   e xp l a n a t i ons   ( SHAP )   s u m m a ry   p l ot   i n   F i gu re   2   i l l us t ra t e s   t h e   re l a t i v e   i m por t a nc e   a nd   d i re c t i ona l   i m pa c t   of   e a c h   fe a t ur e   on   t h e   m ode l ’s   pre di c t i o of  m e nt a l   h e a l t h   c r i s i s   ri s k .   F e a t u re s   a r e   ra nk e d   by   t he i ove r a l l   i nf l ue n c e ,   w i t D a ys   s i nc e   l a s t   drug   f a i l ure ,   A ge ,   a nd   W e e ks   s i n c e   l a s t   c r i s i s   e m e r gi ng   a s   t h e   m os t   s i gni fi c a n t   pr e di c t ors .   H i g va l ue s   for   t h e s e   f e a t ur e s   ( i ndi c a t e d   i n   r e d)  a re   a s s oc i a t e d   w i t h   a n   i n c re a s e d   pr e di c t e d   ri s k   of   c ri s i s ,   w h i l e   l ow   v a l u e s   (b l u e t e nd  t o   de c r e a s e   r i s k.   N ot a b l y,   va ri a bl e s   s u c h   a s   N o t   di a gnos e d,   D a ys   s i nc e   ri s k   of   s ui c i de   i de n t i f i e d ,   a nd   W e e ks   s i n c e   l a s t   c r i s i s   e pi s od e   a l s o   c ont r i bu t e   m e a ni ng ful l y   t o   t he   m od e l ’s   ou t put .   In   c o nt r a s t ,   f e a t ur e s   l i k e   N e ve r   ho s pi t a l i z e d ,   N e v e n e e de d   M H A ,   a nd  D a ys   s i n c e   ri s k   of  s u bs t a n c e   m i s us e   i d e nt i fi e d   h a ve   m i n i m a l   i m pa c t ,   a s   re fl e c t e d   by   t h e i r   s hor t   S H A P   ba rs .   T he   pr e s e nt   f i ndi ngs   i ndi c a t e   t h a t   t h e   m os t   pr e di c t i ve   f e a t u re s   for   m e n t a l   h e a l t h   c ri s i s   ri s k   c l os e l a l i gn   w i t t he   obs e rv a t i ons   m a de   b y   [29] ,   S pe c i f i c a l l y,   fa c t ors   s u c h   a s   t h e   hi s t ori c a l   s e v e ri t y   of   s ym pt o m s i n c l u di ng   t he   t ot a l   nu m b e of   c r i s i s   e p i s ode s   a nd  t he   du ra t i on   of   t he   l a s t   e pi s od e a l ong   w i t h   i nt e ra c t i ons   w i t h   t h e   hos pi t a l ,   l i ke   unp l a n ne d   c ont a c t s ,   m i s s e a ppo i nt m e nt s ,   or   a   r e c e nt   c r i s i s ,   w e re   c ru c i a l   pre di c t ors .   A dd i t i ona l l y ,   p a t i e nt   c h a ra c t e ri s t i c s   s u c h   a s   a ge ,   i ndi v i du a l   ri s k   i nd i c e s ,   a nd   t h e   t o t a l   t i m e   s i nc e   t he   pa t i e nt ’s   fi rs t   h os pi t a l   v i s i t   s i gn i fi c a nt l c ont ri bu t e d   t t h e   m od e l ’s   pre d i c t i v e   pow e r .           F i gure   2 .   T he   s ha pl e a dd i t i ve   e x pl a na t i ons   s um m a r p l ot       3. 2 .     M od e l   1   w i th   EF S A   fe a tu r e s   an d   h yp e r p a r am e te r   tu n i n g   M ode l   1 ,   s how n   i n   T a b l e   2   c ons t ruc t e d   w i t hou t   c l a s s   i m b a l a nc e   t e c hni que s ,   us e E F S A - s e l e c t e d   fe a t ure s ,   m ul t i v a r i a t e   i m put a t i on  by  c ha i n e e qu a t i ons   ( M ICE ) - i m p ut e d a t a ,   a n hy pe rp a r a m e t e t uni ng.   T he   m ode l   a c h i e ve d   hi ghe r   a c c ura c y ,   p re c i s i o n,   re c a l l ,   a nd   F s c or e s   a c ros s   c l a s s i f i e r s ,   r e fl e c t i n i m p rove di s c ri m i na t ory   pow e r   a s   i l l us t ra t e d   i T a b l e   2 .   E F S A   i de n t i f i e d   c r i t i c a l   fe a t ur e s ,   w hi l e   M IC E   e ns ur e robus t   da t a   qu a l i t y .   T he s e   s t r a t e gi e s   fe a t u re   s e l e c t i on ,   i m pu t a t i on ,   a nd  t uni n c ol l e c t i v e l ou t pe rf orm e b a s e l i n e s ,   unde rs c ori n t h e i r   e ff i c a c i n   e nh a n c i ng   pre di c t i ons   de s p i t e   om i t t i ng   c l a s s   i m b a l a nc e   a dj us t m e nt s .   T he   c om b i n a t i on  of   E F S A   a nd   hyp e rp a ra m e t e r   t u ni ng   s how s   n o t a b l e   pe rf orm a n c e   w i t h   S V M   a nd  L R   c l a s s i f i e rs   a c h i e v i ng   0. 88   a c c ur a c y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2722 - 3221   Com pu t   S c i   Inf   T e c h nol ,   V o l .   6 ,   N o .   3 N ov e m be r   20 25 335 - 345   340   T a b l e   2 .   M od e l   1   pe r form a n c e   w i t E F S A   f e a t ure s   a n h ype r pa ra m e t e r   t uni n g   P e rfo rm a n c e   m e t ri c s   Cl a s s i fi e rs   Bo o s t i n g   c l a s s i fi e rs   S V M   DT   LR   K - NN   X G Bo o s t   A d a Bo o s t   A c c u ra c y   0 . 8 8   0 . 9 1   0 . 8 8   0 . 8 8   0 . 9 2   0 . 9 2   P re c i s i o n   0 . 8 9   0 . 9 3   0 . 8 6   0 . 8 6   0 . 9 1   0 . 9 1   Re c a l l   0 . 9 6   0 . 9 4   0 . 9 6   0 . 9 8   0 . 9 7   0 . 9 7   F 1   S c o re   0 . 9 2   0 . 9 3   0 . 9 2   0 . 9 1   0 . 9 4   0 . 9 4   Ro c   A u c   0 . 8 6   0 . 9 0   0 . 8 6   0 . 8 3   0 . 8 9   0 . 8 9   K a p p a   0 . 7 5   0 . 8 0   0 . 7 5   0 . 7 1   0 . 8 1   0 . 8 1   G e o m e t ri c   m e a n   0 . 8 5   0 . 9 0   0 . 8 5   0 . 8 2   0 . 8 9   0 . 8 9   Ba l a n c e d   A c c   0 . 8 6   0 . 9 0   0 . 8 6   0 . 8 3   0 . 8 9   0 . 8 9   T i m e   (S e c )   0 . 0 5   0 . 0 0 6   0 . 0 5   0 . 0 4   0 . 4 9   0 . 2 8   CP U   (K B)   0   0   0   0   0   0       3. 3 .     M od e l   2   w i th   S M O TE ,   E F S A   f e atu r e s ,   an d   h yp e r p a r ame te r   tu n i n g   M ode l   us e S M O T E   t o   ba l a n c e   c l a s s e s ,   a l ongs i de   E F S A   fe a t ur e   s e l e c t i on  a nd  hy pe rp a r a m e t e t uni n g.   R e s ul t s ,   a s   s how i n   T a bl e   3,   s how   c l a s s i f i e rs   a c hi e ve s t rong  a c c ur a c y ,   pr e c i s i on ,   a nd  r e c a l l   w i t ba l a nc e d a t a .   H ype rpa r a m e t e t un i ng  a ga i pr ove d   e f fe c t i v e .   S M O T E ’s   s y nt h e t i c   i ns t a nc e s   ri s k e d   m i s re pre s e nt i ng   d a t a   di s t r i bu t i ons ,   pot e n t i a l l y   l i m i t i ng   ge n e ra l i z a b i l i t y ,   but   e na bl e d   robus t   m i nori t y - c l a s s   ha ndl i ng .   T he   M od e l   vs .   c o m pa ri s on  hi gh l i g ht s   t ra d e - offs :   c l a s s   ba l a n c i n i m pro ve d   fa i rn e s s ,   w h i l e   t a i l or e a t t ri b ut e s   op t i m i z e d   pe rfor m a n c e .   D e s pi t e   m i nor   m e t r i c   di ps ,   M ode l   2’s   i n t e gra t e d   a ppro a c h   S M O T E ,   E F S A ,   a nd  t un i ng  un de rs c ore s   t he   va l ue   of  b a l a nc i ng  t e c hni qu e s   i m e nt a l   he a l t pr e di c t i on ,   e v e n   w i t h   i nhe r e nt   c o m pro m i s e s ,   a nd   t h i s   va l i d a t e s   [9],   t h a t   S M O T E   do e s   not   i nc r e a s e   a c c u ra c y   i n   h e a l t pre di c t i ons   s i nc e   s i z e s   do e s   n ot   c ou nt .       T a b l e   3 .   M od e l   2   pe r form a n c e   w i t S M O T E ,   E F S A   f e a t ure s ,   a nd   hy pe rp a ra m e t e t uni ng   P e rfo rm a n c e   m e t ri c s   Cl a s s i fi e rs   Bo o s t i n g   c l a s s i fi e rs   S V M   DT   LR   K - NN   X G Bo o s t   A d a Bo o s t   A c c u ra c y   0 . 8 9   0 . 9 0   0 . 8 9   0 . 8 7   0 . 9 2   0 . 9 1   P re c i s i o n   0 . 8 9   0 . 9 2   0 . 8 6   0 . 8 8   0 . 9 3   0 . 9 2   Re c a l l   0 . 9 6   0 . 9 2   0 . 9 6   0 . 9 2   0 . 9 6   0 . 9 3   F 1   S c o re   0 . 9 2   0 . 9 2   0 . 9 2   0 . 9 0   0 . 9 4   0 . 9 3   Ro c   A u c   0 . 8 6   0 . 8 9   0 . 8 6   0 . 8 4   0 . 9 1   0 . 8 9   K a p p a   0 . 7 5   0 . 7 7   0 . 7 5   0 . 6 9   0 . 8 2   0 . 7 9   G e o m e t ri c   m e a n   0 . 8 5   0 . 8 8   0 . 8 5   0 . 8 4   0 . 9 1   0 . 8 9   Ba l a n c e d   A c c   0 . 8 6   0 . 8 8   0 . 8 6   0 . 8 4   0 . 9 1   0 . 8 9   T i m e   (S e c )   0 . 0 7   0 . 0 0 6   0 . 0 5   0 . 0 2   0 . 2 1   0 . 5 6   CP U   (K B)   0   0   0   0   264   0       3. 4 .     M od e l   w i th   tom e k   l i n k s ,   E F S A   fe atu r e s ,   an d   h yp e r p ar am e te r   tu n i n g   M ode l   3   us e s   a   d i s t i nc t   c l a s s   i m b a l a nc e   t e c hn i qu e   w i t h   T om e l i n ks .   Boos t i ng   c l a s s i fi e rs ,   e s p e c i a l l y   X G Boos t ,   pe rf orm   w e l l ,   a c h i e v i ng  93%  a c c ur a c y   a n 91 ba l a n c e a c c ura c a s   pr e s e n t e d   i n   T a bl e   4 Com p a re d   t o   pr e vi o us   m od e l s ,   M o de l   s h ow s   s l i gh t l y   h i gh e r   a c c u r a c t h a n   M ode l   2.   T hou gh   T o m e l i n ks   don’t   fu l l y   b a l a nc e   c l a s s e s ,   t h e y   hi gh l i ght   t he   i m por t a n c e   o t a i l or e d   i m ba l a n c e   h a nd l i ng ,   d e s pi t e   pot e n t i a l   i nfor m a t i on   l os s   i n   t h e   N o   c l a s s   a f fe c t i ng  ge n e ra l i z a t i on .       T a b l e   4.   M od e l   3   pe r form a n c e   w i t T o m e k   l i nks ,   E F S A   fe a t ure s ,   a n h ype r pa r a m e t e t un i ng   P e rfo rm a n c e   m e t ri c s   Cl a s s i fi e rs   Bo o s t i n g   c l a s s i fi e rs   S V M   DT   LR   K - NN   X G Bo o s t   A d a Bo o s t   A c c u ra c y   0 . 8 9   0 . 9 2   0 . 8 9   0 . 8 7   0 . 9 3   0 . 9 2   P re c i s i o n   0 . 8 9   0 . 9 3   0 . 8 6   0 . 8 7   0 . 9 3   0 . 9 1   Re c a l l   0 . 9 6   0 . 9 5   0 . 9 6   0 . 9 6   0 . 9 6   0 . 9 8   F 1   S c o re   0 . 9 2   0 . 9 4   0 . 9 2   0 . 9 1   0 . 9 4   0 . 9 4   Ro c   A u c   0 . 8 6   0 . 9 0   0 . 8 6   0 . 8 4   0 . 9 1   0 . 8 9   K a p p a   0 . 7 5   0 . 8 1   0 . 7 5   0 . 7 1   0 . 8 3   0 . 8 2   G e o m e t ri c   m e a n   0 . 8 5   0 . 9 0   0 . 8 5   0 . 8 2   0 . 9 1   0 . 8 9   Ba l a n c e d   A c c   0 . 8 6   0 . 9 0   0 . 8 6   0 . 8 4   0 . 9 1   0 . 8 9   T i m e   (S e c )   0 . 0 9   0 . 0 1   0 . 0 9   0 . 0 4   0 . 2 7   0 . 2 8   CP U   (K B)   0   0   0   0   0   0       3. 5 .     M od e l   w i th   R F EC V   fe atu r e s   an d   h yp e r p a r am e te r   tu n i n g   M ode l   4,   l i ke   M o de l   1 ,   do e s   not   a p pl a ny   c l a s s   i m ba l a n c e   t e c hni que   a nd   us e s   h ype r pa r a m e t e t uni n g,   bu t   di s t i ng ui s he s   i t s e l f   by   e m p l oy i ng   RF E CV   for   f e a t ure   s e l e c t i on .   T h i s   a pp roa c h   i nve s t i ga t e s   t he   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Com pu t   S c i   Inf   T e c h nol     IS S N :   2722 - 3221       A   m a c hi n e   l e ar ni ng   ap pr oac h   f or   e ar l y   pr e d i c t i o o f   m e nt al   he al t c r i s e s   (H as s an   Chi gagur e )   341   e ffe c t   of   opt i m a l   f e a t ure   s e l e c t i on   on  m od e l   p e rfor m a n c e ,   a s   s how i n   T a bl e   5 .   M ode l   a c h i e ve s   hi gh   a c c ura c y ,   pre c i s i on,   a nd   r e c a l l   (a c c u ra c i e s   fr om   0 . 89   t o   0. 9 3)  a nd   t hi s   i s   c ons i s t e nt   w i t h   [2 7]   t h a t   RF E CV   yi e l ds   gr e a t e r   a c c ur a c i m e n t a l   h e a l t h   pre di c t i o ns .   W h i l e   RF E CV   m a r e du c e   fe a t ur e   s p a c e   a nd  r i s i nfor m a t i on   l os s ,   i t s   re f i ne s e l e c t i on   c l e a rl y   boos t s   ov e ra l l   m ode l   e ff e c t i v e ne s s   for   m e nt a l   h e a l t h   pre di c t i on.         T a b l e   5 .   M od e l   4   pe r form a n c e   w i t RF E CV   fe a t ur e s   a nd   hyp e rpa r a m e t e r   t un i ng   P e rfo rm a n c e   m e t ri c s   Cl a s s i fi e rs   Bo o s t i n g   c l a s s i fi e rs   S V M   DT   LR   K - NN   X G Bo o s t   A d a Bo o s t   A c c u ra c y   0 . 9 3   0 . 9 3   0 . 8 9   0 . 9 2   0 . 9 3   0 . 9 2   P re c i s i o n   0 . 9 2   0 . 9 2   0 . 8 6   0 . 9 2   0 . 9 2   0 . 9 1   Re c a l l   0 . 9 7   0 . 9 7   0 . 9 6   0 . 9 6   0 . 9 7   0 . 9 8   F 1   S c o re   0 . 9 5   0 . 9 5   0 . 9 2   0 . 9 4   0 . 9 5   0 . 9 4   Ro c   A u c   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 8 6   0 . 9 0   0 . 9 1   0 . 9 0   K a p p a   0 . 8 3   0 . 8 3   0 . 7 5   0 . 8 2   0 . 8 3   0 . 8 2   G e o m e t ri c   m e a n   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 8 5   0 . 9 0   0 . 9 1   0 . 8 9   Ba l a n c e d   A c c   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 8 6   0 . 9 0   0 . 9 1   0 . 9 0   T i m e   (S e c )   0 . 0 3   0 . 0 0 4   0 . 0 0 7   0 . 0 2   0 . 0 6   0 . 2 5   P U   (K B)   0   0   0   0   0   0       3. 6 .     M od e l   w i th   S M O TE ,   R F EC V   fe atu r e s ,   an d   h yp e r p a r ame te r   tu n i n g   M ode l   5   m i rr ors   M o de l   by   us i ng   S M O T E   a nd   hyp e rpa r a m e t e t un i ng   bu t   furt h e r   n a rrow s   i t s   fo c us   t j us t   t hre e   k e y   RF E CV - s e l e c t e d   fe a t ur e s .   T h i s   s t r e a m l i n e a ppro a c h   hi ghl i ght s   t h e   i m p a c t   of   S M O T E   re s a m pl i ng  a nd   a   c o m pa c t   fe a t ure   s e t .   A s   s h ow i T a b l e   6 ,   m o s t   c l a s s i fi e rs   i m prov e d ,   w i t S V M ,   D T ,     K - N N ,   a nd  X G Bo os t   a c h i e v i ng   up  t 0. 9 a c c ura c y .   W hi l e   t hi s   m e t hod   boos t s   pe r form a n c e   ove b a s e l i ne s ,   t he   l i m i t e f e a t ur e s   a nd  s y nt h e t i c   da t a   m a y   l i m i t   a d a pt a bi l i t a nd  ge n e ra l i z a b i l i t y .       T a b l e   6 .   M od e l   5   pe r form a n c e   w i t S M O T E ,   RF E CV   fe a t ur e s   a nd  h ype r pa r a m e t e r   t un i ng   P e rfo rm a n c e   m e t ri c s   Cl a s s i fi e rs   Bo o s t i n g   c l a s s i fi e rs   S V M   DT   LR   K - NN   X G Bo o s t   A d a Bo o s t   A c c u ra c y   0 . 9 3   0 . 9 3   0 . 8 9   0 . 9 2     0 . 9 3     0 . 9 2   P re c i s i o n   0 . 9 2   0 . 9 2   0 . 8 6   0 . 9 2   0 . 9 2     0 . 9 1   Re c a l l   0 . 9 7   0 . 9 7   0 . 9 6   0 . 9 6   0 . 9 7     0 . 9 8   F 1   S c o re   0 . 9 5   0 . 9 5   0 . 9 2   0 . 9 4   0 . 9 5     0 . 9 4   Ro c   A u c   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 8 6   0 . 9 0   0 . 9 1     0 . 9 0   K a p p a   0 . 8 3   0 . 8 3   0 . 7 5   0 . 8 2   0 . 8 3     0 . 8 2   G e o m e t ri c   m e a n   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 8 5   0 . 9 0   0 . 9 1     0 . 8 9   Ba l a n c e d   A c c   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 8 6   0 . 9 0   0 . 9 1     0 . 9 0   T i m e   (S e c )   0 . 0 3   0 . 0 0 4   0 . 0 0 7   0 . 0 2   0 . 0 6     0 . 2 5   CP U   (K B)   0   0   0   0   0     0       3. 7 .     M od e l   w i th   tom e k   l i n k s ,   R F EC V   fe atu r e s   an d   h yp e r p ar ame te r   tu n i n g   M ode l   i T a bl e   7   a do pt s   t he   s a m e   s t r a t e gy   a s   M od e l   3,   us i ng  T om e l i nks   for  c l a s s   i m ba l a n c e ,   hype rp a ra m e t e t un i ng ,   a nd   RF E CV   for   fe a t u re   s e l e c t i on.   It s   k e y   di s t i n c t i on   l i e s   i n   t he   s pe c i f i c   f e a t ur e s   c hos e n .   T h e   c o m bi n a t i on   of   T o m e l i nks   a nd  RF E CV - s e l e c t e d   fe a t u re s   l e a ds   t o   no t a b l e   pe rfor m a n c e   g a i ns ,   w i t S V M   a nd   D T   c l a s s i f i e rs   a c hi e v i ng  0. 93   a c c ura c y .   M od e l   s how s   c l e a r   i m pro ve m e n t s   a c ros s   a c c ur a c y,   pre c i s i on ,   a nd  r e c a l l ,   hi ghl i ght i ng  t h e   s yne rgy  o c l a s s   i m ba l a nc e   h a nd l i ng   a n t a rg e t e f e a t ure   s e l e c t i o n.   T a b l e   8   s how s   t he   re s u l t s   of  t he   a l gor i t h m s   w i t h   T om e l i nks ,   RF E CV   fe a t ur e s ,   a n h ype r pa r a m e t e t un i ng .       T a b l e   7 .   M od e l   6   pe r fo rm a n c e   w i t T o m e k   l i nks ,   RF E CV   f e a t ur e s ,   a n hy pe rp a r a m e t e t un i ng   P e rfo rm a n c e   m e t ri c s   Cl a s s i fi e rs   Bo o s t i n g   c l a s s i fi e rs   S V M   DT   LR   K - NN   X G Bo o s t   A d a Bo o s t   A c c u ra c y   0 . 9 3   0 . 9 3   0 . 8 9   0 . 9 2   0 . 9 3   0 . 9 2   P re c i s i o n   0 . 9 3   0 . 9 2   0 . 8 6   0 . 9 2   0 . 9 2   0 . 9 1   Re c a l l   0 . 9 7   0 . 9 7   0 . 9 6   0 . 9 6   0 . 9 7   0 . 9 8   F 1   S c o re   0 . 9 5   0 . 9 5   0 . 9 2   0 . 9 4   0 . 9 5   0 . 9 4   Ro c   A u c   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 8 6   0 . 9 0   0 . 9 1   0 . 9 0   K a p p a   0 . 8 3   0 . 3   0 . 7 5   0 . 8 2   0 . 8 3   0 . 8 2   G e o m e t ri c   m e a n   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 8 5   0 . 9 0   0 . 9 1   0 . 8 9   Ba l a n c e d   A c c   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 8 6   0 . 9 0   0 . 9 1   0 . 9 0   T i m e   (S e c )   0 . 0 4   0 . 0 0 3   0 . 0 0 7   0 . 0 2   0 . 0 5   0 . 2 5   CP U   (K B)   0   0   0   0   0   0     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2722 - 3221   Com pu t   S c i   Inf   T e c h nol ,   V o l .   6 ,   N o .   3 N ov e m be r   20 25 335 - 345   342   A   c o m pr e h e ns i v e   e v a l u a t i on   of   v a ri ous   m od e l   c o nfi g ura t i o ns   hi ghl i ght s   t he   i m por t a nc e   of  t a i l o re d   m a c hi n e   l e a rn i ng   t e c hn i qu e s   for   m e n t a l   h e a l t h   pr e di c t i on .   A pproa c he s   s uc h   a s   S M O T E ,   T om e l i n ks ,   E F S A ,   a nd  RF E CV   a l l   c on t ri b ut e t i m prov e p e rfor m a nc e ,   w i t h   hyp e rpa r a m e t e r   t un i ng   fur t he r   boos t i ng   r e s ul t s .   S V M   a n d   D T   c l a s s i fi e rs   c ons i s t e n t l y   a c hi e ve d   hi gh   a c c ur a c y ,   pe a ki ng   a t   93% .   H ow e ve r ,   po t e n t i a l   dr a w b a c ks   i nc l ude   i n form a t i on   l os s   fr om   fe a t ur e   s e l e c t i on   a nd   l i m i t a t i ons   of   i m ba l a n c e   t e c hni qu e s .   Cros s - v a l i da t i on   prove e s s e n t i a l   fo a s s e s s i ng  m ode l   rob us t ne s s   a nd  g e n e ra l i z a b i l i t y .   X G Boos t   s t ood  out   a s   t h e   t op  p e rfor m e r   a c ros s   m os t   m e t r i c s ,   w hi l e   A da B oos t   e x c e l l e i M od e l   4.   S V M   a nd  D T   a l s de l i v e re d   s t ron r e s ul t s ,   n e a r l y   m a t c h i ng   X G Boos t ’s   prof i c i e n c y .     3. 8 .     En s e mb l e   l e ar n i n g   T he   r e s ul t s   ob t a i ne w h e n   a ppl y i ng   t he   t h re e   c o m m o nl y   us e E L   m e t hods b a ggi ng,   b oos t i ng,   a nd   s t a c k i ng   a re   pr e s e n t e d   i n   T a bl e   8 .   E ns e m b l e   m e t hods   a r e   m a c hi n e   l e a rn i ng   t e c hni q ue s   t h a t   c om bi n e   t h e   pre di c t i ons   from   m ul t i p l e   m o de l s   t i m pr ove   ov e ra l l   a c c u ra c a n p e rfor m a nc e .   B a ggi n fo c us e s   on   re d uc i ng  va ri a nc e   b a g gre g a t i ng  re s ul t s   fro m   s e ve r a l   m od e l s   t ra i n e on  di ff e r e nt   da t a   s a m p l e s ,   w hi l e   boos t i ng  a i m s   t re duc e   b i a s   b s e qu e nt i a l l y   c or re c t i ng  e rrors   fro m   pr e v i ous   m ode l s .   S t a c ki n fur t he r   e nh a n c e s   p e rfor m a nc e   by  t ra i ni ng   a   f i na l   m o de l   t o   b e s t   c o m b i ne   t he   o ut pu t s   of   v a ri ous   i ndi vi du a l   m od e l s ,   p rovi di ng   a   c om p re h e ns i v e   a ppr oa c t o   pre d i c t i v e   m od e l l i n g.     3. 8 . 1 .   Bag gi n g   T he   ba ggi ng  E L   m e t hod  w a s   i m pl e m e nt e u s i ng  t hre e   di v e rs e   c l a s s i fi e r s :   D T ,   S V M ,   a nd  K - N N .   E a c c l a s s i fi e i ndi vi dua l l pe rfo rm e w e l l ,   a n t he i a l gori t hm i c   di ve rs i t y   e nha nc e t he   e n s e m bl e s   ove ra l l   rob us t ne s s   a nd  a c c u ra c y.   A s   s ho w i T a bl e   8 ,   t he   ba ggi ng  m ode l   a c hi e ve a a c c ura c o 0. 927 ,   pre c i s i on  of  0. 9 36,   a nd  re c a l l   of  0. 955.   T he   F s c ore   re a c he 0. 945,   a nd  t he   RO A U w a s   0. 91 3,   i ndi c a t i ng  s t ron di s c ri m i na t ory  pow e r.   T he   ka ppa   c oe f fi c i e nt   (0. 83 5),   ge om e t ri c   m e a ( 0. 912 ),   a nd   ba l a nc e a c c ura c (0. 9 13)  f urt he c onfi rm   m o de l   s t a bi l i t y.   W i t a   t ra i ni ng  t i m e   of  j u s t   0. 1 51  s e c ond s   a n d   l ow   m e m ory   u s a ge ,   t hi s   ba g gi ng - S M O T E   a pp roa c p rove s   bot e f fe c t i ve   a nd  c om put a t i ona l l y   e ffi c i e nt   fo r   m e nt a l   di s orde pre di c t i on.     3. 8 . 2 .   Boos t i n g   T he   boos t i ng   E L   m e t hod   w a s   i m pl e m e nt e us i ng  D T   a nd  A da Boos t ,   r e s ul t i ng   i n   ou t s t a ndi n pe rfor m a nc e   t h a t   s urp a s s e d   ot he r   c l a s s i fi e r   c o m bi na t i ons .   D T   s e rv e d   a s   a   s t rong   b a s e   m ode l ,   w h i l e   A da B oos t   i t e r a t i v e l y   c orre c t e d   i t s   e rro rs ,   l e a di ng   t o   e n ha n c e d   r e s ul t s   A da Boos t   a c h i e ve d   92 %   a c c u ra c y   a nd   D T   93% .   T hi s   a ppro a c h   l e ve r a g e bo t m ode l   d i ve rs i t a nd  boos t i ng   s yne rgy  for  gr e a t e r   re s i l i e nc e .   T h e   m e t hod  w a s   t e s t e w i t h   bot S M O T E   a nd   T o m e l i nks   for   c l a s s   i m b a l a n c e ,   e a c y i e l di ng  d i s t i nc t   r e s ul t s   w hi l e   t h e   RO c urve   r e m a i n e c ons i s t e n t l y   hi gh  ( 0. 91 ).   O ve r a l l ,   t h e   bo os t i ng   e ns e m b l e   m e t h od  d e m ons t r a t e s up e ri or  pre c i s i on ,   re c a l l ,   a nd   robus t   d i s c ri m i na t ory   pow e fo m e n t a l   di s orde r   pr e di c t i on .     3. 8 . 3 .   S tac k i n g   T he   s t a c k i ng   E L   m e t hod   i n t e g ra t e s   a   r a nge   of   h i gh - pe rfo r m i ng   b a s e   c l a s s i fi e rs - D T ,   S V M ,   K - N N ,   a nd  X G Boos t - e a c h   c on t ri but i ng   uni q ue   a l gor i t h m i c   pe r s pe c t i v e s   a nd  s t re n gt hs .   B c om bi n i ng   t h e i r   pre di c t i ons   t hr ough   a   m e t a - l e a rne r,   t h e   s t a c k i ng   e ns e m b l e   e ff e c t i ve l l e v e r a ge s   t h i s   di v e rs i t t o   e nh a n c e   ove ra l l   pr e di c t i ve   p e rfor m a n c e .   Re s u l t s ,   d e t a i l e d   i n   T a b l e   8 ,   hi ghl i gh t   t he   m e t h od’s   a bi l i t t o   c a pi t a l i z e   on  t h e   s t re ng t hs   of  e a c h   c l a s s i fi e r.   A c hi e vi ng   a   robus t   RO A U of   91 %,   t he   s t a c k i ng   a ppro a c h   d e m ons t r a t e s   s t rong,   r e l i a b l e   m o de l   p e rfor m a nc e ,   c om p a ra bl e   t t he   Bo os t i ng  E L   m e t hod .   W he c o m pa r i ng   t he   E L   m e t hods   pre s e nt e d   a bove ,   di s t i nc t   p a t t e rns   i t he i r   p e rfor m a n c e   a re   obs e rve w i t e a c E L   m e t hod  de m ons t r a t i ng  i t s   un i q ue   a dva n t a ge s .   A s   obs e rv e i T a b l e   8 ,   t he   pe rfor m a nc e   m e t ri c s   of   d i ffe r e n t   E L   m e t hods   (S M O T E   Ba g gi ng ,   S M O T E   Boos t i ng ,   S M O T E   S t a c ki ng,   a nd  T om e l i nks   B oos t i ng)  a re   d i s pl a ye d.   E a c m e t hod  e m pl oy s   va ri ous   c l a s s i fi e rs   a nd  t e c hni qu e s   t o   c o m bi ne   t he i p re d i c t i ons ,   a i m i n t e nh a nc e   ove r a l l   m od e l   p e rfor m a n c e .   Ba s e d   on   t h e   pr e s e n t e m e t r i c s ,   S M O T E   B a ggi n g,   S M O T E   Bo os t i n g,   a n S M O T E   S t a c ki n a l l   yi e l t h e   s a m e   a c c ur a c y,   pr e c i s i on ,   r e c a l l ,   F s c or e ,   RO C   A U C,   g e om e t r i c   m e a n ,   a nd  ba l a nc e a c c ura c va l u e s   o 0. 91 .   T o m e l i nks   B oos t i ng  l a gs   s l i gh t l y   b e hi nd   w i t h   a n   a c c ur a c y   of   0 . 93 ,   pre c i s i o of   0. 9 2,   re c a l l   of  0 . 97,   F s c or e   of   0 . 95,   RO C   A U o 0 . 91 ,   a nd   l ow e k a p pa   of   0 . 83 ,   a s   s how n   i n   T a bl e   8 .   Cons i d e r i ng  t he   re s ul t s   of   m ode l s   t o   5 ,   w h e r e   i t   w a s   obs e rve d   t ha t   boos t i ng   c l a s s i fi e rs   t e nd e d   t o   p e rfor m   be t t e r   a c ros s   va ri o us   m od e l s   a n d   da t a s e t s ,   i t   c a n   b e   i nf e rr e d   t h a t   S M O T E   Boos t i n m i ght   b e   t h e   m os t   e ff e c t i v e   E L   m e t h od  a m on t he   four .   T h i s   i s   b e c a us e   boos t i ng   m e t h ods   e xc e l   i n   c orre c t i ng   e rr ors   i b a s e   m ode l s   a nd   us i ng   t h e i r   c ol l e c t i ve   s t re n gt hs .   T he   S M O T E   Boos t i ng  m e t hod   a c hi e ve d   c o m pa r a bl e   m e t ri c s   w i t o t he m e t hods ,   s uc h   a s   Ba ggi ng   a n S t a c ki n g,   r e qui ri ng   m i n i m a l   t ra i ni ng   t i m e   (0. 01  s e c on ds a nd   n e gl i gi bl e   m e m ory   us a g e .   O ur   fi ndi n gs   re s on a t e   w i t h   [9] ,   w ho   c onc l ude d   t h a t   e ns e m bl e - l e a rni n g   m e t ho ds   boos t   a c c ura c y   i n   m e nt a l   he a l t pre di c t i ons .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Com pu t   S c i   Inf   T e c h nol     IS S N :   2722 - 3221       A   m a c hi n e   l e ar ni ng   ap pr oac h   f or   e ar l y   pr e d i c t i o o f   m e nt al   he al t c r i s e s   (H as s an   Chi gagur e )   343   W hi l e   S M O T E   Bo os t i n g   de m ons t r a t e s   s t ron g   ove ra l l   p e rfor m a n c e   a c r os s   v a ri ous   m e t r i c s ,   t h e re   a re   s i t ua t i o ns   w he r e   T om e l i nks   B oos t i ng  m i gh t   b e   pr e fe rr e d.   In  t h e   re a l   w orl d ,   t he   d a t a s e t   i s   n ot   a l w a ys   ba l a nc e d .   If   t h e   d a t a s e t   i s   pa r t i c ul a rl y   s e ns i t i v e   t o   c l a s s   i m b a l a nc e   a nd   foc us e s   on   a c c ura t e l y   pr e di c t i ng   t h e   m i nor i t c l a s s   (e . g . ,   m e nt a l   h e a l t h) ,   T o m e k   l i nks   Boos t i ng   m i ght   b e   m or e   s ui t a bl e .   It   s how e t he   hi g he s t   re c a l l   (0 . 97)  a m o ng  t he   c om pa r e E L   m e t hods ,   i n di c a t i ng  i t s   e ffe c t i ve n e s s   i c orr e c t l y   i d e nt i fyi ng  i ns t a n c e s   of  t h e   m i nori t y   c l a s s .       T a b l e   8 .   E ns e m bl e   l e a rn i ng  re s u l t s   P e rfo rm a n c e   m e t ri c s   E n s e m b l e   l e a rn i n g   S M O T E   Ba g g i n g   S M O T E   Bo o s t i n g   S M O T E   S t a c k i n g   T o m e k   L i n k s   Bo o s t i n g   A c c u ra c y   0 . 9 3   0 . 9 3   0 . 9 3   0 . 9 3   P re c i s i o n   0 . 9 4   0 . 9 4   0 . 9 4   0 . 9 2   Re c a l l   0 . 9 6   0 . 9 6   0 . 9 6   0 . 9 7   F 1   S c o re   0 . 9 5   0 . 9 5   0 . 9 5   0 . 9 5   Ro c   A U C   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 9 1   K a p p a   0 . 8 4   0 . 8 4   0 . 8 4   0 . 8 3   G e o m e t ri c   m e a n   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 9 1   Ba l a n c e d   A c c   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 9 1   0 . 9 1   T i m e   (S e c )   0 . 1 5   0 . 0 1   0 . 7 8   0 . 0 2   CP U   (K B)   0   0   0   0       3. 9 .     C on fu s i on   matr i x   for   th e   b e s t   mod e l   W he i t   i s   e s s e nt i a l   t a vo i m i s s i ng  a   t rue   pos i t i ve - fo i n s t a nc e ,   i s i t ua t i o ns   l i ke   h e a l t h c a r e   or  s a fe t y - s e ns i t i v e   e nvi ro nm e nt s - t he   hi gh   re c a l l   s c o re   a c h i e ve d   by   T o m e k   L i n ks   Boos t i ng   i s   p a r t i c ul a rl y   a dva nt a ge ous ,   a s   s how n   i n   T a b l e   8 T hi s   a pp roa c h   e f fe c t i ve l i de n t i f i e s   t h e   m a j o ri t of   t ru e   c a s e s   w i t h i n   t h e   m i nor i t c l a s s .   F i gu re   3   pr e s e n t s   t h e   c orr e s pond i ng   c onfu s i on  m a t r i x,   d e t a i l i ng   t he   m od e l ’s   pr e di c t i ons :   64 , 891   t ru e   pos i t i v e s   (c or re c t l y   i d e nt i fi e d   m e n t a l   he a l t h   c r i s e s ,   29 , 6 78   t ru e   n e ga t i v e s ,   9 87   fa l s e   pos i t i ve s ,   a nd   onl y   111   f a l s e   n e ga t i v e s .   M i ni m i z i ng   f a l s e   n e g a t i ve s   i s   e s s e nt i a l ,   a s   m i s s i ng   i ndi v i du a l s   ne e di n a s s i s t a nc e   can   ha v e   s e ri o us   c ons e qu e n c e s .   W hi l e   T o m e L i nks   Bo os t i ng   m a h a v e   s l i gh t l y   l ow e a c c ur a c y   a n pre c i s i on   t ha n   o t he r   m e t hods ,   i t s   ba l a n c e a c c ur a c y   a nd   ge o m e t ri c   m e a n   a r e   c o m p a ra b l e ,   i nd i c a t i ng   a   s t r ong  t ra d e - off   b e t w e e n   c l a s s   r e pre s e nt a t i on   a nd   ove ra l l   pe rfor m a n c e .   Re m ov i ng   n e a r - ne i ghbor   i ns t a nc e s   v i a   T om e k   l i nks   s h a rpe ns   d e c i s i on   bou nda r i e s ,   p ot e nt i a l l y   i m provi ng   g e ne ra l i z a t i on   a n r e du c i ng   ov e rf i t t i ng ,   e s pe c i a l l y   w i t h   c om pl e x   or   noi s y   d a t a .   O v e r a l l ,   t h e   e n s e m bl e   m e t hods   e v a l u a t e d   d e m ons t ra t e   ro bus t   pre di c t i v e   pow e r   a nd   pra c t i c a l   e ffi c i e nc y   for   m e n t a l   di s or de pr e d i c t i on .   W hi l e   S M O T E   Bo os t i n g   re m a i ns   a   s t rong  op t i o n,   t hi s   s t udy  f a vours   T om e L i n ks   Boos t i ng  d ue   t i t s   e x c e p t i o na l   97%  re c a l l ,   a l i gn i ng  w i t t he   c ri t i c a l   go a l   of   a c c u ra t e l i de n t i f yi ng   t h os e   ne e di n m e nt a l   h e a l t h   i n t e rv e n t i on   a nd  s up port .           F i gure   3 C onfus i o m a t ri x   for   T om e k   l i nks   bo os t i n e ns e m bl e   l e a rn i ng       4.   C O N C LU S I O N   T hi s   s t udy  provi de s   a   c om pre h e ns i v e   c o m pa r i s on  o M L   t e c hn i qu e s   for   pre di c t i n m e n t a l   h e a l t h   c ri s e s   us i ng   a   l a rge ,   l ongi t udi na l   da t a s e t .   E ns e m b l e   m e t hods ,   pa r t i c ul a rl y   X G Boos t   a nd   T l B E ,   de m ons t ra t e d   s upe ri or   p e rfor m a n c e   i a c c ura c y ,   r e c a l l ,   a n b a l a nc e a c c ura c y .   K e y   ri s k   fa c t ors   i d e nt i fi e d   i n c l ud e   pri or   hos pi t a l i z a t i ons ,   m e di c a t i on  a dh e re n c e ,   a nd  r e c e nt   be ha vi ora l   i ndi c a t ors .   T h e s e   f i ndi ngs   s ugg e s t   t ha t   i nt e gra t i n m a c hi n e   l e a rni ng  m od e l s   i nt m e n t a l   h e a l t h c a r e   c ou l s i gni f i c a nt l y   e nh a n c e   e a rl y   i d e nt i fi c a t i o a nd  i nt e rv e nt i on   for   i nd i v i dua l s   a t   ri s k .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2722 - 3221   Com pu t   S c i   Inf   T e c h nol ,   V o l .   6 ,   N o .   3 N ov e m be r   20 25 335 - 345   344   A C K N O WL ED G M EN TS   W e   e x t e nd   ou r   s i n c e r e   a pp r e c i a t i on   t o   t h e   M i n i s t r of   H e a l t h   a nd   Ch i l d   C a r e   of   Z i m b a bw e   fo g r a n t i n g   us   a c c e s s   t o   t h e   d a t a s e t   t h a t   w a s   i ns t r u m e n t a l   t o   t h e   s u c c e s s   o f   t h i s   pr o j e c t .   W e   a p pr e c i a t e   t h e i r   c o m m i t m e n t   t a dv a n c i n r e s e a r c h   i n   m e n t a l   h e a l t a nd   t h e i r   w i l l i n gn e s s   t o   fa c i l i t a t e   a c a d e m i c   i nq u i r t hr o ug h   d a t a   s h a r i n g .   T hi s   p a r t n e rs h i p   h a s   s i g n i f i c a n t l y   c o n t r i bu t e d   t o   t h e   qu a l i t y   a n d   r e l e v a n c e   o f   ou r   f i nd i ngs .       F U N D I N G   I N F O R M A TI O N   T he   a u t hors   de c l a r e   t he y   r e c e i v e no  fundi ng  for  t hi s   w ork .       A U TH O R   C O N TR I BU TI O N S   S TA T EM EN T   T hi s   j ou rna l   us e s   t h e   Cont r i bu t or   Rol e s   T a xono m y   (C Re di T )   t o   r e c o gni z e   i ndi v i du a l   a u t hor   c ont r i bu t i ons ,   r e du c e   a ut hors h i p   di s pu t e s ,   a nd   fa c i l i t a t e   c o l l a bora t i on .     N ame   of  A u th o r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   H a s s a n   C hi g a gur e                                 L uc y   Ch a ri t y   S a k a l a                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So ft w a re   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo rm a l   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e s o u rc e s   D   :   D a t a   Cu ra t i o n   O   :   W ri t i n g   -   O ri g i n a l   D ra ft   E   :   W ri t i n g   -   Re v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi s u a l i z a t i o n   Su     Su p e rv i s i o n   P     P ro j e c t   a d m i n i s t ra t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i s i t i o n         C O N F LI C T   O F   I N T ER ES S TA T EM EN T   A ut hors   s t a t e   no   c onf l i c t   of   i n t e r e s t .       I N F O R M ED   C O N S EN T   W e   ha ve   obt a i ne d   i n form e d   c o ns e nt   fro m   a l l   i nd i vi dua l s   i nc l ude d   i n   t h i s   s t udy.       ETH I C A A P P R O V A L   T hi s   r e s e a r c h   a dhe re s   t o   a l l   a p pl i c a bl e   na t i on a l   r e gu l a t i ons   a nd   i ns t i t ut i ona l   pol i c i e s ,   a l i gn i ng   w i t h   t he   M i ni s t ry  of   H e a l t h   a n Ch i l Ca r e ' s   de c l a r a t i on .   T he   H a ra re   Ins t i t ut e   of   T e c h nol og i ns t i t ut i ona l   r e vi e w   boa rd   a l s a ppro ve d   i t .       D A TA   A V A I LA BI LI TY   T he   d a t a   und e rp i nni ng   t h i s   s t udy   w a s   obt a i n e d   fro m   Z i m ba b w e ' s   M i n i s t ry   o f   H e a l t h   a nd   Chi l d   Ca re .   P l e a s e   not e   t ha t   re s t r i c t i ons   a p pl t t he   a va i l a bi l i t of  t hi s   da t a ,   a s   i t   w a s   us e und e l i c e ns e   for  t he   p urpos e   of  t h i s   r e s e a rc h.   F urt h e r   i nf orm a t i on   c a b e   found   t hrough   w w w . m oh c c . gov . z w         R EF ER EN C ES   [1 ]   W o rl d   H e a l t h   O r g a n i z a t i o n ,   T h e   W o r l d   M e n t a l   H e a l t h   R e p o r t t r a n s f o r m i n g   m e n t a l   h e a l t h   f o r   a l l G e n e v a ,   S w i t z e rl a n d :   W H O ,   2 0 2 2 .   [2 ]   R.   F i l i p ,   R.   G h e o rg h i t a   P u s c a s e l u ,   L .   A n c h i d i n - N o ro c e l ,   M .   D i m i a n ,   a n d   W .   K .   S a v a g e ,   G l o b a l   c h a l l e n g e s   t o   p u b l i c   h e a l t h   c a re   s y s t e m s   d u ri n g   t h e   CO V ID - 1 9   p a n d e m i c :   A   re v i e w   o p a n d e m i c   m e a s u re s   a n d   p ro b l e m s ,   J o u r n a l   o f   P e r s o n a l i z e d   M e d i c i n e   v o l .   1 2 ,   n o .   8 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / j p m 1 2 0 8 1 2 9 5 .   [3 ]   J .   L i n   a n d   W .   G u o ,   T h e   re s e a rc h   o n   ri s k   fa c t o rs   fo a d o l e s c e n t s ’  m e n t a l   h e a l t h ,   B e h a v i o r a l   S c i e n c e s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   4 ,   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / b s 1 4 0 4 0 2 6 3 .   [4 ]   R.   Bh a t i a   a n d   J .   K o u r,   E n h a n c i n g   s o c i a l   i n t e g ra t i o n   a n d   m e n t a l   h e a l t h   o c h i l d re n   w i t h   i n t e l l e c t u a l   a n d   d e v e l o p m e n t a l   d i s a b i l i t i e s   (ID D t h ro u g h   e d u c a t i o n a l   p r o g ra m s ,   S o c i a l   In c l u s i o n   T a c t i c s   f o r   P e o p l e   wi t h   In t e l l e c t u a l   a n d   D e v e l o p m e n t a l   D i s a b i l i t i e s   p p .   3 2 1 3 4 2 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 4 0 1 8 / 9 7 9 - 8 - 3 6 9 3 - 3 1 7 6 - 7 . c h 0 1 4 .   [ 5]   A .   Ż ó ł t a s z e k ,   W HO   b e a rs   t h e   h i g h   c o s t s   o m e n t a l   h e a l t h   p ro b l e m s   i n   t h e   L a b o u F o rc e ? ,   L o d z   E c o n o m i c s   W o r k i n g   P a p e r s ,   2 0 2 4 .   [6 ]   In d ra w a t i ,   S . M . ,   A n a s ,   T . ,   M u l y a n i ,   S .   a n d   In d ra w a t i ,   N . ,   2 0 2 2 .   Ke e p i n g   In d o n e s i a   S a f e   f r o m   t h e   CO V ID - 1 9   P a n d e m i c J a k a rt a ,   In d o n e s i a :   IS E A S - Y u s o Is h a k   In s t i t u t e .   [7 ]   A .   Re m b i s z   a n d   T .   S h a h a l ,   M e n t a l   h e a l t h   c ri s i s ,   i n   M a n a g i n g   M e n t a l   Il l n e s s   a f t e r   CO V ID - 1 9   In f e c t i o n S .   A .   Co l l i e r ,   N e w   J e rs e y :   J o h n   W i l e y   &   S o n s ,   In c .,   2024,   p p .   1 6 9 1 9 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / 9 7 8 1 3 9 4 2 5 0 1 0 3 . c h 9 .   [8 ]   S .   C .   F a b e r,   A .   K h a n n a   Ro y ,   T .   I .   M i c h a e l s ,   a n d   M .   T .   W i l l i a m s ,   T h e   w e a p o n i z a t i o n   o m e d i c i n e :   E a rl y   p s y c h o s i s   i n   t h e   b l a c k   c o m m u n i t y   a n d   t h e   n e e d   fo ra c i a l l y   i n fo rm e d   m e n t a l   h e a l t h c a re ,   F r o n t i e r s   i n   P s y c h i a t r y ,   v o l .   1 4 ,   2 0 2 3 ,     d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / fp s y t . 2 0 2 3 . 1 0 9 8 2 9 2 .   [9 ]   R.   G a rri g a   e t   a l . ,   M a c h i n e   l e a rn i n g   m o d e l   t o   p re d i c t   m e n t a l   h e a l t h   c ri s e s   fro m   e l e c t ro n i c   h e a l t h   re c o rd s ,   Na t u r e   M e d i c i n e   v o l .   2 8 ,   n o .   6 ,   p p .   1 2 4 0 1 2 4 8 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s 4 1 5 9 1 - 022 - 0 1 8 1 1 - 5.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.