I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   14 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 5 ,   p p .   4 0 1 7 ~ 4 0 3 1   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 14 .i 5 . p p 4 0 1 7 - 4 0 3 1          4017     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Dete c tion o c hro nic kidney   disea se ba sed o n ensem b le  a ppro a ch wit h op tima l f ea tu re sele ction using  ma chi ne learning       D e e p i ka   A mo l   A j a l ka r 1 ,   J y o t i   Y o g e s h   D es h mu kh 2 ,   M a y u ra   V i s h a l   Sh e l ke 3 ,   S h a li ni   V a ib h a v   W a n kh a d e 4 ,   Sh wet a l   K is ho P a t il 5   1 D e p a r t me n t   o f   C y b e r   S e c u r i t y   a n d   D a t a   S c i e n c e ,   G .   H .   R a i s o n i   C o l l e g e   o f   En g i n e e r i n g   a n d   M a n a g e me n t ,   A f f i l a t e d   t o   S a v i t r i b a i   P h u l e   P u n e   U n i v e r si t y ,   P u n e ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   A r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   D a t a   S c i e n c e ,   M a r a t h w a d a   M i t r a man d a l s I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   S a v i t r i b a i   P h u l e   P u n e   U n i v e r si t y ,   P u n e ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   S c h o o l   o f   C o mp u t i n g ,   M I A r t ,   D e si g n   a n d   T e c h n o l o g y   U n i v e r si t y ,   P u n e ,   I n d i a   4 D e p a r t m e n t   o f   I n f o r m a t i o n   T e c h n o l o g y ,   V i s h w a k a r m a   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   A f f i l a t e d   t o   S a v i t r i b a i   P h u l e   P u n e   U n i v e r s i t y ,   P u n e ,   I n d i a   5 D e p a r t m e n t   o f   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   M a r a t h w a d a   M i t r a m a n d a l s   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   S a v i t r i b a i   P h u l e   P u n e   U n i v e r s i t y ,   P u n e ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 9   2 0 2 4   R ev is ed   J u l 1 2 0 2 5   Acc ep ted   Au g   6 2 0 2 5       Ch ro n ic  k i d n e y   d ise a se   (CKD )   p o se a   sig n ifi c a n h e a lt h   risk   g lo b a ll y ,   n e c e ss it a ti n g   e a rly   a n d   a c c u ra te  d e tec ti o n   to   e n su re   ti m e ly   in ter v e n ti o n   a n d   e ffe c ti v e   trea tme n t.   Th is  stu d y   p re se n ts  a n   a d v a n c e d   e n se m b le   m a c h in e   lea rn in g   (M L)   a p p r o a c h   c o m b i n e d   with   o p ti m a fe a tu re   se lec ti o n   t o   e n h a n c e   th e   d e tec ti o n   o CKD .   Us in g   f iv e   b a se li n e   M c las sifiers   li k e   g ra d ien t   b o o st in g   (G B) ,   ra n d o m   fo re st   ( RF ) ,   K - n e a re st  n e ig h b o rs   (KN N ) ,   su p p o rt   v e c to m a c h i n e   (S VM) ,   a n d   d e c i sio n   tree   (DT) ,   a n d   u ti li z i n g   g rid   se a rc h   fo r   h y p e r p a ra m e ter  tu n i n g ,   th e   p r o p o se d   e n se m b le  m o d e c a p it a li z e o n   t h e   stre n g th o e a c h   a lg o rit h m .   Ou a p p ro a c h   wa tes ted   o n   a   p u b li c   b e n c h m a rk   CKD   d a tas e fro m   Ka g g le.  T h e   e x p e rime n tal  re su lt d e m o n stra t e   th a t h e   e n se m b le  m o d e l   c o n siste n tl y   o u t p e rfo rm i n d i v id u a c las sifiers   a n d   e x isti n g   m e th o d s,  a c h iev i n g   9 7 . 5 %   a c c u ra c y ,   p re c isio n ,   re c a ll ,   a n d   a n   F 1 - sc o re   o f   9 7 . 4 % .   T h is  su p e rio r   p e rf o rm a n c e   u n d e rsc o re th e   e n se m b l e   m o d e l' s   p o ten ti a a a   re li a b le  e a rly   CKD   d e tec ti o n   t o o l.   I n teg ra ti n g   ML   in to   CKD   d iag n o stics   e n h a n c e a c c u ra c y .   It   fa c il it a tes   th e   d e v e lo p m e n o a u to m a ted ,   sc a lab le d iag n o st ic t o o ls,  a id i n g   h e a lt h c a re   p ro fe ss io n a ls i n   m a k i n g   in fo rm e d   d e c isio n s a n d   u lt ima tely   imp ro v in g   p a ti e n o u tco m e s .   K ey w o r d s :   C h r o n ic  k id n ey   d is ea s e   E ar ly   d etec tio n   E n s em b le  lear n in g   Hy p er p ar a m eter   tu n in g   Ma ch in lear n in g   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma y u r Vis h al  Sh elk e   Dep ar tm en t Co m p u ter   Scien ce   an d   E n g in ee r in g ,   Sch o o l o f   C o m p u tin g   MI T   Ar t,  Desig n   an d   T ec h n o lo g y   Un iv e r s ity   Pu n e,   I n d ia   E m ail: m ay u r a. s h elk e@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   to d ay ' s   wo r ld ,   ch r o n ic  k id n ey   d is ea s ( C KD)   is   r ap id ly   ex p an d i n g   illn ess   th at  af f ec ts   th o u s an d s   o f   p eo p le  d u to   th e   lack   o f   ea r ly   in d icato r s   a n d   ac ce s s ib le  m ed ical  tr ea tm en t.  M o s t   p e o p l e   w i t h   C K D   a r f r o m   m i d d l e - c l a s s   a n d   l o w e r - c l a s s   n a t i o n s   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   A p p r o x i m a t e l y   1   b i l l i o n   p e o p l e   d i e d   f r o m   C K D   i n   2 0 1 7   [ 3 ] .   C KD  is   m o r co m m o n   in   d e v elo p ed   co u n tr ies.  I n   lo wer -   t o   m id d le - in co m e   n atio n s ,   th e r ar e   3 9 0 . 6   b illi o n   p eo p le  with   C KD  o v er all,   wit h   1 7 8   b illi o n   m e n   an d   2 1 1   b ill io n   wo m en   [ 4 ] .   T h ese  d ata  s h o th at  s ig n if ican p r o p o r tio n   o f   th p o p u latio n   i n   em er g in g   n atio n s   h as  C KD,   an d   th is   p r o p o r tio n   s ee m s   to   g r o w   d aily .   Mu c h   r esear ch   h as  b ee n   c o n d u cted   o n   ea r l y   s cr ee n in g   to   ad d r ess   C KD  at  its   ea r lies s tag es.  T h is   p ap er   e m p h asizes   th p o ten tial  o f   p r ec is io n   in   m ac h in lear n i n g   ( ML )   p r ed i ctiv alg o r ith m s   f o r   C KD.   M L ,   with   its   ab ilit y   to   en ab le  co m p le x   an aly s is ,   r ed u ce   h u m a n   er r o r ,   an d   im p r o v p r ed ictio n   ac cu r ac y ,   o f f er s   h o p in   th f i g h Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 5 4 0 1 7 - 4 0 3 1   4018   a g a i n s t   C KD .   W h e n   t h e   t w o   k i d n e y s   b e c o m e   d a m a g e d ,   a   c o m m o n   t y p e   o f   k i d n e y   i l l n e s s   k n o w n   a s   C K d e v e l o p s ,   c a u s i n g   l o n g - t e r m   s y m p t o m s .   T h i s   k i d n e y   d i s o r d er ,   w h i c h   m a y   l e a d   t o   p o o r   k i d n e y   f u n c t i o n a l i t y ,   i s   r e f e r r e d   t o   a s   k i d n e y   f a il u r e .   A   m e d i c al   c o n d i t i o n   o r   a   d e f i ci e n c y   i n   n e c ess a r y   n u t r i e n ts ,   s u c h   a s   d e c r e as e   i n   t h e   g l o m e r u l a r   f il t r a ti o n   r a t e   ( G FR [ 5 ] ,   m i g h t   b e   t h r e s u l t .   T h e   p r o p o s e d   f o r e c as t i n g   a p p r o a c h   u s e s   a n   e n s e m b l e   t ec h n i q u e   w i t h   f i v e   M L   c l a s s i f i e r s :   g r a d i e n t   b o o s t in g   ( G B ) ,   s u p p o r t   v e c t o r   m a c h in e   ( S V M ) ,   r a n d o m   f o r e s t   ( RF ) ,   d e c is i o n   t r ee   ( DT ) ,   a n d   K - n e a r e s t   n ei g h b o r s   ( K NN )   a s   b as e l i n e   l e a r n e r s   t o   f o r e ca s t   o u t c o m es   b a s e d   o n   m e d i c a l   d at a   i n p u t .   M L   is   b e c o m i n g   m o r e   c r it i c a i n   i d e n t i f y i n g   m e d i c al   c o n d i ti o n s   b e c a u s e   i t   e n a b les  c o m p l e x   a n a l y s is ,   r e d u c e s   h u m a n   e r r o r ,   a n d   i m p r o v e s   p r e d i c t i o n   a c c u r a c y .   M L   a l g o r ith m s   a r e   c o n s i d e r e d   t r u s t w o r t h y   f o r   p r e d i c ti n g   g a s t r o i n t e s ti n a l   d is e as e ,   c a r d i o v as c u l a r   d i s e as e ,   t y p e   2   d i a b e t es ,   a n d   c a n c e r s   [ 6 ] .   Var io u s   h ea lth ca r d ata  af f ec t   th p r o d u ce d   m o d el' s   s tab ilit y   an d   ad ap tab ilit y   a n d   lea d   to   d ec ep tiv e   g u id elin es  an d   r ep ea tab le  clin ical  m o d els;   it  co m es  with   s ev er al  d is ad v an tag es.  As  r esu lt,  th lear n in g   p r o ce d u r in   d ee p   lear n in g   ( DL )   m ay   r esu lt  in   h ig h - v ar ian ce   n etwo r k   an d   f ail  to   a cc o m p lis h   o p tim al  p ar am eter s   au to m atica lly .   v ar iety   o f   DL   f r am ew o r k s   co u ld   b u s ed   to   ad d r ess   th is   d i f f icu lty .   W e   r e f e r   t o   t h i s   p r o c e d u r e   a s   e n s e m b l e   l e a r n i n g ,   a   p o w e r f u l   a p p r o a c h   t h a t   c o m b i n e s   t h e   b e n e f i t s   f r o m   c o n v e n t i o n a l   a n d   e n s e m b l e   l e a r n i n g   t o   o v e r c o m e   t h e   l i m i t a t i o n s   o f   i n d i v i d u a l   m o d e l s   a n d   p r o v i d e   a n   i n c r e a s e d   a d a p t a b i l i t y   a n d   b r o a d l y   a p p l i c a b l e   a p p r o a c h   [ 7 ] .   E s s e n t i a l   l e a r n e r s   a n d   v a r i a t i o n   a r e   t h e   t w o   p r i m a r y   t y p e s   o f   e n s e m b l e   l e a r n i n g   [ 8 ] .   I n itially ,   co m b in in g   v a r io u s   d ata  s ets  lead s   to   h o m o g en e o u s   lear n i n g .   Seco n d ly ,   u s in g   m u ltip le   f r am ewo r k s ,   d iv er s d e v elo p m en ca n   b ac co m p lis h ed .   Am o n g   th e   s ev er al  co n f ig u r a tio n s   u s ed   to   b u ild   en s em b le  m o d els  ar s tack in g   [ 9 ] ,   b o o s tin g   [ 1 0 ] ,   an d   b ag g in g   [ 1 1 ] .   T h s tack ed   en s e m b le  m o d el  o f f er s   v er s atile,   r esil ien t,  an d   f lex ib le  ap p r o ac h   to   th in v esti g atio n .   Nu m er o u s   r esear ch   h as  s h o wn   th at  en s em b le   m o d elin g   p r o d u ce s   r eliab le  a n d   ef f icien f r am ewo r k ,   r ea s s u r in g   u s   ab o u t th r o b u s tn ess   o f   th ap p r o ac h .   T h ey   s elec ted   th b est  f ea tu r s elec tio n ,   u s u ally   th f i r s s tep   to war d s   cr ea tin g   an   ef f ec tiv m o d el.   I n   th f ield   o f   ML ,   s elec tin g   f ea tu r es  was  th o r o u g h ly   s tu d ied ,   s h o win g   p r o m is f o r   u s in   m ed ical  f ield s .   T h r ee   p r im ar y   ca teg o r ies  o f   f ea tu r e   s elec tio n s   ex is t:  wr ap p in g ,   f ilter in g ,   an d   em b e d d in g   [ 1 2 ] .   T h r esear ch   team   u s ed   f o u r   f ea tu r ev alu atio n   t ec h n iq u es  to   p ick   th e   b est  f ea tu r s elec tio n .   T h p r im ar y   g o al  was  to   cr ea te   an   en s em b le  m o d el  to   en h an ce   p r ed ictiv ef f ec tiv en ess   wh ile  u tili zin g   th b est  f ea tu r s u b s et.   C o m p ar ed   with   th p r esen m eth o d s ,   th s u g g ested   f ea tu r s h o ws  g r ea p r o m is in   th ea r lier   d iag n o s is   o f   C KD   f r o m   a   m ed ical  ap p r o ac h ,   e n co u r ag in g   u s   ab o u t th p o ten tial im p ac t o f   th r esear c h .   T h e r e f o r e ,   t o   a d d r e s s   a   g a p   i n   t h i s   a r e a ,   w e   w i l l   e x p l o r e   m u l t i p l e   M L   t e c h n i q u e s   i n   t h i s   s t u d y   a l o n g   w i t h   a n   e n s e m b l e   s t r a t e g y   t o   c o m b i n e   t h e s e   a l g o r i t h m s .   C o n s e q u e n t l y ,   t h i s   p a p e r ' s   p r i m a r y   c o n t r i b u t i o n s   a r e   a s   f o l l o w s :     T o   p r o p o s an   ML - b ased   en s em b le  m o d el  b ased   o n   m ajo r ity   v o tin g   a p p r o ac h   to   co m b in f iv ML   m o d els  as  b aselin cla s s if ie r   ( GB ,   SVM,   KNN,   R F,  an d   DT )   with   f in tu n in g   u s in g   g r id   s ea r ch   to   en h an ce   d etec tio n   an d   class if icatio n   p er f o r m an ce .     T o   ex am in th b en ef its   an d   d r awb ac k s   o f   ea ch   p r ed ictio n   a p p r o ac h ,   ev alu ate  its   ef f ec tiv e n ess   th r o u g h   a   r an g o f   m ea s u r es.   T h o u tco m es  ar co n tr asted   with   th o s o f   th e   cu r r en tech n iq u es  to   illu s tr ate  th p o wer   o f   th s u g g ested   m o d el s   o n   th d atasets .   T h p a p er ' s   o r g an izatio n   is   as  f o llo ws:   s ec tio n   1   p r esen ts   a n   o v e r v iew  o f   C KD.   Sectio n   2   d is cu s s ed   th p r ev io u s   C KD  p r ed ictio n   an d   class if icatio n   liter atu r e.   T h s tep - by - s tep   m eth o d o lo g y   is   ex p lain ed   in   th s ec tio n   3   in   d etail.   Sectio n   4   m ea s u r es  th p er f o r m an ce   o f   th s u g g ested   m o d els  an d   co m p ar es  th e   f in al  r esu lts .   Sectio n   5   d is cu s s es th i s   s tu d y ' s   co n clu s io n   an d   f u t u r d ir ec tio n .       2.   RE L AT E D   WO RK   T h is   s ec tio n   d is cu s s es  alg o r it h m - r elate d   in v esti g atio n s   an d   ev alu ates  s p ec if ic  s tr ateg ies  b ased   o n   th eir   p er f o r m an ce .   Ap p ly in g   t h d ata  m in in g   a p p r o ac h   to   t h s p ec ialized   ex am in atio n   o f   h ea lth ca r r ec o r d s   p r o v id es  a   v alu a b le   ap p r o ac h   to   in v esti g atio n   [ 1 3 ] .   C o m p ar ed   with   th n aïv B ay es  ( NB )   tech n iq u e ,   th DT   ap p r o ac h   ac h iev e d   9 2 a cc u r ac y   s co r e,   9 3 s p ec if icity ,   an d   9 4 s en s itiv ity   f o r   class if y in g   d iab etic  d atasets .   Ad d itio n ally ,   r esear ch er s   d is co v er ed   th at  m in i n g   h elp s   r ec o v er   co r r elatio n s   b et wee n   tr aits   th at  ar n o   lo n g er   p r ed ictiv o f   th o u tco m es  th ey   attem p t o   f o r ec ast.  Pre d ictiv alg o r ith m s   u s i n g   ML   ap p r o ac h es,   s u ch   as  lo g is tic  r e g r ess io n   ( L R ) ,   SVM,   KNN,   an d   DT   clas s if icatio n   alg o r ith m s   f o r   C KD  f o r ec asti n g ,   wer e   d is cu s s ed   b y   in v esti g ato r s   [ 1 4 ] .   T h s tu d y   d em o n s tr ated   th at  th SVM  alg o r ith m   h ad   th h ig h est  ac cu r ac y   s co r e,   r ea ch in g   9 7 %.  T h p r o p o s ed   tech n iq u e' s   lear n in g   an d   test in g   y ield ed   th h ig h est  s en s itiv ity   r esu lts   f o r   SVM.   B a s ed   o n   th is   an aly s is ,   it  is   p o s s ib le  to   co n clu d th at  ch r o n ic  k id n ey   f ailu r ca n   b p r ed icted   u s in g   th e   SVM  alg o r ith m .   T h r esear ch   s elec ted   an d   an aly ze d   th r ee   d is tin ct  tech n iq u es   [ 1 5 ]   t o   o b tain   an   ap p r o p r iate   p r ed ictio n   r ate  ac r o s s   th d a taset.  T h s tu d y   u s ed   th G B   class if ier ,   wh ich   p r o d u ce d   th m o s ef f e ctiv r esu lts .   W h ile  Ad aBo o s an d   l in ea r   d is cr im in an t   an aly s is   ( L DA)   ac h iev ed   9 6 p er f o r m an ce   s co r e,   th GB   class if ier   ac h iev ed   9 8 p er f o r m a n ce   s co r e.   Ad d itio n al ly ,   co m p ar ed   to   o t h er   ML   class if ier s ,   th GB   class if ier   r eq u ir es  m o r e   tim t o   p r o d u ce   f o r ec ast  b u t   p r o v id es  b etter - p r e d icted   r esu lts   o n   b o t h   th e   r ec eiv er   o p er atin g   c h ar ac ter is tic  ( R OC )   an d   ar ea   u n d er   th c u r v ( AUC)   s co r es.  T h er ef o r e,   ac cu r ate  p r ed ictio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dete ctio n   o f c h r o n ic  kid n ey   d i s ea s b a s ed   o n   esemb le  a p p r o a ch   w ith     ( Dee p ika   A mo l   A ja lka r )   4019   d ep en d s   h ea v ily   o n   th e   in itial  p r o ce s s in g   p lan ,   an d   p r e p r o ce s s in g   tech n iq u es   wer u s ed   ca u tio u s ly   to   ac h iev e   th ex p ec ted   o u tco m es  p r o p er ly .   I n v esti g ato r s   p r ed icted   C KD  u s in g   n o v el  s elec tio n   m eth o d   [ 1 6 ] .   B y   ap p ly in g   ce r tain   class if icatio n s   an d   ap p r o p r iately   ass ess in g   th o v e r all  o u tco m e,   C KD  is   p r o jecte d   to   b e   u s ed   in   th is   wo r k .   T h NB ,   R F,  an d   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k   ( A NN )   [ 1 7 ]   class if ier s   wer ev alu ated ,   an d   it  was  f o u n d   th at  th R o u tp er f o r m s   th o th er   m o d els.  T h v a lu o f   C KD  p r ed ictio n   h as  in cr ea s ed   o v er   tim e.   I m p lem en tin g   s ev er al  f ea s ib le  ad ap tiv s tr ateg ies  ca n   en h an ce   th r ec o m m en d e d   class i f ier s '   p er f o r m an ce .   NB ,   R F,  an d   KNN  wer e   u s e d   to   f o r ec ast  C KD.   T h ea r ly   id en tific atio n   o f   C KD  aid s   i n   p r o m p tly   tr ea tin g   p eo p le  af f licted   an d   s to p s   th e   illn ess   f r o m   wo r s en in g .   An   ML   p r ed ictiv e   tech n i q u e   f o r   ea r ly   id en tific atio n   o f   C KD  was  cr ea ted   i n   [ 1 8 ] .   T h e   p r e d ictiv m o d els  h av b ee n   ass ess ed   an d   v er if ied   f o r   th in itial  f ea tu r es  p r o v id ed   b y   th d ataset,   wh ich   co n tain s   in p u t   f ea tu r es  co llected   th r o u g h   th e   C KD  d ataset.   DT ,   R F,  an d   S VM   class if ier s   wer b u ilt  to   d iag n o s C KD.   T h p r ed ictiv m o d el' s   p er f o r m a n c s co r s er v ed   as  th b asis   f o r   ev alu atin g   th m o d els'   p er f o r m an ce   an aly s is .   I n   co n tr ast,  th s tu d y ' s   f in d in g s   d em o n s tr ated   th at  th R m o d el  o u tp er f o r m s   DT   an d   SVM  m o d els  r eg ar d in g   C KD  p r ed ictio n .   I n   ad d itio n   to   b ein g   n ec ess ar y   f o r   elim in at in g   im p u r ities   f r o m   th e   h u m a n   b o d y ,   th e   k id n e y s   also   r eg u late  B P,  th b o d y ' s   p er ce p tio n   o f   th p le v el,   an d   its   lev el  o f   elec tr o ly te.   I n   b etwe en   m alf u n ctio n in g   in   ea ch   b o d y   o r g a n ,   d y s f u n ctio n   co n tr ib u tes  to   m in o r   to   f atal  d is o r d er s .   C o n s eq u en tly ,   s cien tis t s   f r o m   all  ar o u n d   h u m an ity   h av d ev o ted   th eir   ef f o r t s   to   d ev elo p in g   m eth o d s   f o r   p r ec is ely   d iag n o s in g   an d   tr ea tin g   C KD.   T h n u m b er   o f   h ea lth   co n d itio n s   th at  M L   class if ier s   ca n   id en tify   in cl u d es  C KD,   as  th ese   alg o r ith m s   ar e   b ei n g   u tili ze d   m o r a n d   m o r e   in   m ed ical   r es ea r ch   f o r   id en tific atio n .   T h p r o ce s s   an d   o u tc o m ac cu r ac y   h av g r ad u ally   im p r o v ed   d u to   r esear ch   in to   u s in g   ML   tech n i q u es  to   i d en tify   C KD.   Ou o f   all  th e   class if icatio n   m eth o d s ,   in v esti g ato r s   s u g g ested   th at  th R m o d el  ac h iev es  9 9 ac cu r a cy   s co r e,   wh ich   was  th m o s ef f icien t.  T h r esear ch   s h o ws  h o to   ef f ec tiv ely   h an d le  th ab s en ce   o f   v al u es  in   d ata  u s in g   f o u r   d if f er en t   ap p r o ac h es:  s tatis tical  p r o ce d u r es.  A d d itio n ally ,   it  ass es s es  h o well  ML   m o d els  wo r k   in   two   s ce n ar io s ,   o n i n   wh ich   th h y p er p ar am eter s   a r tu n e d   an d   t h o th er   in   wh ic h   th ey   ar n o t ,   an d   f in d s   th at  t h alg o r ith m s '   ef f ec tiv en ess   h as  s ig n if ican tly   im p r o v ed ,   as  s h o wn   in   [ 1 9 ] .   T h w o r k   aim s   to   in v esti g ate  th s u itab ilit y   o f   p ar ticu lar   s u p er v is ed   ML   m o d els  in   th e   b io m e d ical  d o m ai n   an d   ass ess   th eir   ca p ac ity   to   id en tify   v ar io u s   s ev er illn ess es,  in clu d in g   th ea r lier   d etec tio n   o f   C KD   [ 2 0 ] .   R esear ch er s   h av tr ied   to   id en tify   k id n ey   d is ea s ea r lier   o n   o r   f o r ec ast  its   em er g en ce .   W h ile  d is ea s e   f o r ec asti n g   s u g g ests   th u n d e r ly in g   d is ea s ca n   o cc u r   th r o u g h o u th f u tu r e,   d is ea s id en tific atio n   s u g g ests   th in d iv id u al  n o h as  th illn ess .   C o n s eq u en tly ,   two   lin es   o f   r esear ch   h av b ee n   estab l is h ed   in   th is   f ield id en tific atio n   an d   f o r ec asti n g .   W ith   th f ir s t c ateg o r y ,   th e r h av b ee n   a   lo t o f   i n v esti g atio n s   in   th is   ar ea   [ 2 1 ] .   Af ter   ex am in in g   th p r ev io u s   s tu d y ,   we  en co u n ter e d   s ev er al   r esear ch   g ap s :     T h d ata  o n   C KD  r em ain s   in s u f f icien t.  Me d ical  test in g   r ec o r d s   b ec am th b asis   f o r   ea r lier   r esear ch ,   b u t   th ey   co v e r   lim ited   n u m b er   o f   in s tan ce s .     T h ea r lier   s tu d ies f o c u s ed   o n   id en tify in g   t h d is ea s af ter   it  h ad   alr ea d y   m an if ested .     T h r esear ch   in   th is   ar ea   h as n ev er   b ee n   th o r o u g h ly   in v esti g ated   b ec au s th er is   n o   in f o r m atio n .     A   s i n g l e   p r i o r   s t u d y   a t t e m p t e d   t o   f o r e c a s t   i l l n e s s   b e f o r e h a n d .   N o n e t h e l e s s ,   t h i s   s t u d y ' s   a c c u r a c y   w a s   l a c k i n g .     T h C DK  d is ea s d ea th   r ate  p r o life r ates b ased   o n   th p r ec ed in g   is s u es.       3.   M AT E R I AL   A ND  M E T H O DS   T h i s   r e s e a r c h   p r e s e n t s   a n   i n n o v a t i v e   e n s e m b l e   M L   s t r a t e g y   t o   i d e n t i f y   C K D ,   e m p l o y i n g   a d v a n c e d   t e c h n i q u e s   f o r   o p t i m a l   f e a t u r e   s e l e c t i o n .   T h e   s e l e c t e d   f e a t u r e s   s i g n i f i c a n t l y   i m p a c t   C K D   f r o m   a   m e d i c a p e r s p e c t i v e .   T h e   p r o p o s e d   f r a m e w o r k   c o n s i s t s   o f   s e v e r a l   p h a s e s :   d a t a s e t   c o l l e c t i o n ,   p r e p r o c e s s i n g ,   f e a t u r e   s e l e c t i o n ,   m o d e l   d e v e l o p m e n t ,   a n d   o p t i m i z a t i o n ,   a s   d e p i c t e d   i n   F i g u r e   1 .   E a c h   s t e p   i s   d e s c r i b e d   i n   d e t a i l   a s   f o l l o w s .     3 . 1 .     Da t a s et   des cr iptio n   T h UC   I r v in Ma ch in L ea r n in g   L ib r ar y   p r o v id ed   th s tan d ar d   C KD  d ataset  u s ed   in   th is   in v esti g atio n   [ 2 2 ] .   Ma n y   r esear ch er s   u tili ze d   th is   d ataset  to   co n d u ct  e x p er im e n ts .   T h d ataset  co n s is ts   o f     4 0 0   ca s es,  2 5 0   with   n o   C KD  an d   1 5 0   with   C KD.   Fig u r 1   s h o ws  th at  ea ch   class   lab el  co n tain s   two   v alu es:    1   an d   0   f o r   C KD  an d   n o   C KD,   r esp ec tiv ely .   Fig u r 2   s h o ws t h n u m b er   o f   o b s er v atio n s   in   t h d ataset.     3 . 2 .     Da t a   prepro ce s s ing   H e a l t h c a r e   i n f o r m a t i o n   c o n t a i n s   n o r m a l ,   a b n o r m a l ,   o r   n u l l   v a l u e s   d u e   t o   t h e   i n s t r u m e n t ,   n e t w o r k ,   o r   r e c o r d   e n t r y   o p e r a t o r .   C h a l l e n g e s   w i t h   d a t a s e t s   h a v e   a   d e t r i m e n t a l   i m p a c t   o n   t h e   d e v e l o p m e n t   o f   a n   M L   m o d e l .   T h i s   s t a g e ' s   p r i m a r y   g o a l   i s   t o   h a n d l e   o u t l i e r s   a n d   m i s s i n g   n u m b e r s   t o   i m p r o v e   t h e   q u a l i t y   o f   t h e   h e a l t h c a r e   d a t a s e t .     3 . 2 . 1 .   Da t a   enco din g   T h d ataset  we   wo r k   with   co n tain s   b o th   ca teg o r ical  an d   n u m er ic  v ar iab les.  I t' s   cr u cial  to   u n d er s tan d   th at  two   f ea tu r e - s elec tio n   m e th o d s   wo r k   b etter   with   n u m e r ical  ch ar ac ter is tics   th an   ca te g o r ical  o n es:  ML .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 5 4 0 1 7 - 4 0 3 1   4020   T h er ef o r e,   all  ca teg o r ical  ch a r ac ter is tics   wer en co d ed   u s in g   th s cik it  lear n in g   lib r ar y ' s   lab elin g   en co d er   p ac k ag e,   a   k ey   tec h n ical  s tep   i n   o u r   p r o ce s s .     3 . 2 . 2 .   F illi ng   m is s ing   v a lues   W f o llo m eticu lo u s   p r o ce s s   wh en   f illi n g   in   m is s in g   d ata.   Sev er al  tech n iq u es we r p r o p o s ed ,   an d   th ch o ice  d e p en d s   o n   h o m u ch   d ata  an d   f ea tu r es  ar a b s en t.  W h en   th am o u n o f   m is s in g   d ata  is   m o d est   ( 5 to   1 0 %),   t r ad itio n al  s tatis tical  ap p r o ac h es  lik m ea n ,   m ax im u m ,   an d   m o d f u n cti o n   well.   Ho wev er ,   wh en   th e   p e r ce n tag e   o f   m is s in g   v alu es   r is es  ( 2 0 %   to   5 0 %),   ad v an ce d   m eth o d s   lik e   ex p ec tatio n   m a x im izatio n   ar n ee d ed   [ 2 3 ] .   I n   o u r   ca s e,   we  u s th e   f ea tu r e   av e r ag es  t o   im p u te  th e   m is s in g   v al u es,  en s u r in g   th q u ality   an d   in teg r ity   o f   o u r   d ataset.     3 . 2 . 3 .   Rem o v ing   o utlier s   W tak th o r o u g h   a p p r o ac h   to   id en tify   an d   r em o v o u tlier s ,   wh ich   ar p ar a m eter s   th at   s ig n if ican tly   d ev iate  f r o m   th e   ty p ical  r an g o f   ev er y   f ea tu r v alu e.   T h is   is   cr u cial  s tep   in   th cr ea tio n   o f   a   r o b u s a n d   co m p r eh en s iv e   m o d el   [ 2 4 ] .   I n   th e   p r esen t   in v esti g atio n ,   we  f ir s e x am in ed   all  d ata  s tatis tically   an d   th en   v er if ie d   th f in d in g s   f r o m   h ea lth ca r e   p er s p ec tiv e.   An y   o u tlier s   id en tifie d   in   t h d ata  wer s u b s titu ted   with   th f ea tu r a v er ag e,   en s u r in g   th r o b u s tn ess   o f   o u r   m o d el.     3 . 2 . 4 .   Da t a   s t a nd a rdiza t io n a nd   no rm a liza t io n   T h s tan d ar d   Min Ma x Scaler ( )   f u n ctio n   was  e m p lo y e d   f o r   s ca lin g   f ea tu r v alu es.  In   ( 1 )   was  u s ed   f o r   s ca lin g   th n u m er ical  v alu es  f o r   b atch   n o r m aliza tio n   an d   s ta n d ar d izatio n .   I n   th is   ca s e,   th s tan d ar d   d ev iatio n   h as b ee n   co n f ig u r ed   to   s ix ,   an d   th d ata  is   ass u m ed   to   b ze r o .     ( ) =   = 1   ( 1 )     wh er e,   S D    r ep r esen ts   th n u m b er   o f   d ata  i n s tan ce s   in   d ataset ,   is   th av er ag e   o f   th e   ch ar ac ter is tics ,   th lo west a n d   m ax im al   in s tan ce s   v alu es,  r esp ec tiv ely .           Fig u r 1 .   Pro p o s ed   f r am ewo r k   to   p r ed ict  C KD           Fig u r 2 .   Dis tr ib u tio n   o f   d ataset   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dete ctio n   o f c h r o n ic  kid n ey   d i s ea s b a s ed   o n   esemb le  a p p r o a ch   w ith     ( Dee p ika   A mo l   A ja lka r )   4021   3 . 3 .     F e a t ure  o ptim iz a t io n   Fig u r 3   d em o n s tr ates  p o s itiv r elatio n s h ip s   b etwe en   ea c h   f ea tu r e .   C o n v er s ely ,   th e r ar s o m e   n eg ativ co r r elatio n s   with   h e m o g lo b i n ,   p o tass iu m ,   r ed   b l o o d   ce ll  co u n t,  an d   wh ite  b l o o d   ce ll  co u n t.  T h ass o ciatio n s   b etwe en   ea ch   f ea t u r ca n   b s ee n   b y   e x am in in g   th h ea tm ap   o f   t h p atien t   in f o r m atio n   d is p lay ed   in   Fig u r e   3.   Fig u r 4   an aly s is   o f   th e   h is to g r am s   is   ess en tial  f o r   f e atu r s elec tio n ,   as  it  h el p s   id en tify   o u tlier s ,   th n ee d   f o r   n o r m aliza tio n   an d   also   h elp s   to   s h o ws  th o v e r al l im p o r tan ce   o f   ea ch   f ea tu r i n   d etec tin g   C KD.           Fig u r 3 .   Hea tm ap   o f   t h p atie n t in f o r m atio n           Fig u r 4 .   Hea tm ap   o f   ea c h   f ea tu r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 5 4 0 1 7 - 4 0 3 1   4022   3 . 4 .     B uil m a chine le a rning   m o dels   C las s if icatio n   tech n iq u es  ar cr u cial  f o r   tr ain i n g   an d   test in g   s u p er v is ed   lear n i n g   s y s tem s .   B aselin e   ML   class if ier s   u tili ze   d ata  f r o m   th tr ain in g   an d   test in g   s ets  to   ac h iev t h d esire d   r esu lts .   T h s elec tio n   o f   an   ap p r o p r iate  class if icatio n   m eth o d   is   cr u cial,   as  it  s ig n if ic an tly   im p ac ts   th ac cu r ac y ,   g en er aliza tio n ,   a n d   o v er all  p er f o r m a n ce   o f   th ML   s y s tem .     3 . 4 . 1 .   Dec is io n t re e   T h DT   alg o r ith m   o p er ates  lik g r ap h   o r   tr ee - lik s tr u ctu r co n tain in g   t h r o o n o d es  an d     s u b - n o d es,  lik leav es.  T h e   ch ar ac ter is tics   in   th is   ca s ar th s u b - n o d es,  wh ile  th s u b d iv i s io n s   r ep r esen th e   r esu lts   o f   ea ch   ex am in atio n   o n   ea ch   n o d e.   I t   is   am o n g   th e   m o s wid ely   u s ed   alg o r ith m s   f o r   ca teg o r izatio n   s in ce   it m ay   f u n ctio n   with o u r eq u ir in g   lo ca tio n   b ar r ier s   o r   a   wea lth   o f   f ield   d ata  [ 2 5 ] .     3 . 4 . 2 .   Ra nd o m   f o re s t   T h R tech n iq u h as  b ec o m th m o s ef f icien am o n g   th s ev er al  ML   tech n iq u es.  I h as  b ee n   ap p lied   to   f o r ec ast an d   p r o b ab ilis tic  ca lcu latio n s .   Nu m er o u s   DT s   m ak u p   th e   R F c lass if ier .     3 . 4 . 3 .   K - nea re s t   neig hb o r   p o p u lar   s u p e r v is ed   lear n i n g   tech n iq u f o r   h an d lin g   r eg r ess io n   an d   ca teg o r izatio n   p r o b lem s   in clu d es  th e   k NN.   Selectin g   th n u m er ical  v alu o f   t h i n s tan ce   ( k ) ,   wh ic h   is   n ea r est  to   t h q u er y ,   a n d   d eter m in in g   th e   E u clid ian   d i s tan ce s   am o n g   ev er y   e x am p l with   th e   d ata   ar e   th s tep s   in v o l v ed   in   k NN  d ec is io n - m ak in g .   Fro m   th er e ,   th m o r f r e q u en lab el  with   c ateg o r izatio n   f o r   r eg r ess io n   is   s elec ted .   T h k NN   ap p r o ac h ' s   p er f o r m an ce   is   in cr ea s ed   b y   r a n d o m l y   s elec tin g   th v alu o f   k .     3 . 4 . 4 .   G ra dient  bo o s t ing   GB   u s es  DT   all  th tim e.   I is   b ased   o n   th e   id ea   th at  th e   o p ti m al  f u tu r m o d el  ca n   d ec r ea s th to tal  er r o r   i n   f o r ec asti n g   wh e n   co m b in ed   with   p r e v io u s   m o d els.  T h c r itical  n o tio n   b ec o m es  to   r e d u ce   e r r o r s   b y   s p ec if y in g   th e x p ec ted   o u tco m es  f o r   th is   n ex m o d el.   T h d esire d   r esu lts   f o r   ev e r y   in s ta n ce   ar ascer tain ed   u s in g   th g r ad ien t o f   th er r o r   r ate  with   r esp ec t to   th f o r ec as t.     3 . 4 . 5 .   S u pp o r t   v e c t o r   ma c h i ne   A   h y p e r p l a n e   h a s   b e en   e m p l o y e d   b y   th e   S V M   t o   d iv id e   t h e   d a t a   s e t   i n to   t w o   g r o u p s .   T h e   t e c h n iq u e   l o o k s   f o r   a   d e c i s i o n   t h r e s h o ld   to   o p t i m i ze   t h e   m a r g in   a n d   r e d u c e   c at e g o r i z a t io n   er r o r s   a m o n g   th t w o   g r o u p s .   T h p r o c e s s   o f   f i n d in g   S V a c co m p l i s h e s   th i s .   T h d a t e l e m en t s   n e ar es t   t o   t h d e c i s i o n   b o r d e r   ar e   th e s e .   A d d i t i o n a l   d a t a   e l e m en t s   c an   b c a t eg o r iz e d   b y   i d e n t if y in g   w h i ch   p a r o f   t h e   h y p e r p l a n i t   c o r r e s p o n d s   t o   a f t er   t h h y p er p l an e   h a s   b ee n   d i s c o v e r e d .   W h en   p r o j e c t i n g   th e   in p u t   w i t h in   a   h i g h - d i m en s i o n a p l an ,   th e   k e r n el   w i t h i n   s u p p o r v e c to r   c l a s s i f i c a t i o n   ( S V C )   i s   u t i l iz e d   f o r   h an d l in g   n o n - l i n e a r ly   s ep a r a t ed   d a t a   [ 2 6 ] ,   [ 2 7 ] .     3 . 4 . 6 .   E ns em ble m o del   T o   b u ild   t h e n s em b le  m o d el   u s ed ,   f iv e   b aselin e   ML   class if ier s ,   GB ,   R F,  KNN,   SVM,   an d   DT ,   wer e   tr ain ed   u s in g   g r id   s ea r ch   to   o p tim ize  h y p er p ar a m eter s   C KD  p r ed ictio n   m o d els  an d   ac h iev ed   th b est   p er f o r m an ce .   E ac h   class if ier   was  tr ain ed   o n   t h C KD  d atas et,   an d   th eir   p r e d ictio n s   wer e   u s ed   to   cr ea te  a   n ew  d ataset  th at  co n tain ed   th ese  p r ed ictio n s   as  f ea tu r es.  T h is   n e d ataset  was  th en   u s ed   to   tr ain   m eta - lear n e r ,   s p ec if ically   an   R m o d el  o p t im ized   b y   g r id   s ea r ch .   M e t a   l ea r n er   c o m b in e d   th p r ed icti o n s   o f   t h b aselin class if ier s   to   p r o d u ce   f in al,   m o r ac cu r ate  p r e d ictio n .   T h is   en s em b le  ap p r o ac h   lev er a g es  th s tr en g th s   o f   m u ltip le  m o d els to   im p r o v e   p r ed ictio n   ac cu r ac y   f o r   C KD  d etec tio n .   T h p r o p o s ed   Ps eu d o c o d 1   o u tlin es  th c o n s tr u ctio n   o f   a n   en s em b le   lear n in g   m o d el   u s in g   C KD  d ataset  .   I n itially ,   m u ltip le  b aselin m o d els  ( GB ,   R F,  KN N,   SVM,   DT )   ar o p tim ized   u s in g   g r id   s ea r c h   an d   tr ain ed   o n   D.   T h eir   p r ed ictio n s   ar th en   s tack ed   to   f o r m   a   m eta - d ataset  ′,  o n   wh ich   a   m eta - lear n er   ( R F)  is   tr ain ed   to   g e n er ate  th f in al  en s em b le  m o d el,   im p r o v i n g   class if icatio n   p er f o r m an ce .     Ps eu d o c ode   1 : E n s em b le  m o d el   Input:          =   { ( 1 , 1 ) , ( 2 , 2 ) . . . . . ( , ) }     ML Models   ,  ,  ,  ,      Output: Ensemble    Begin   Step - 1: Grid Search and Train Baseline ML Models        Initialize hyperparameter grids for   ,  ,  ,  ,                Perform grid search and cross - validation for each model:   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dete ctio n   o f c h r o n ic  kid n ey   d i s ea s b a s ed   o n   esemb le  a p p r o a ch   w ith     ( Dee p ika   A mo l   A ja lka r )   4023        For model in  [  ,  ,  ,  ,  ] :            Perform Grid Search on model with dataset             Select best model     based - on grid search results            Train best model    on dataset             Save trained model      =   [  ,  ,  ,  ,  ]   end for   Step - 2: Create New Dataset    for Meta Learner        Initialize    =   [ ]        For each sample  ( , )   in dataset  :            Initialize feature vector    =   [ ]            For each model    in  :                    = Predict class label of     using                 Append      to             Append  ( , )   to        end for   Step - 3: Train Meta Learner (RF) on D'        Perform Grid Search on RF with dataset D'        Select best RF model M_RF_meta based on grid search results        Train best RF model M_RF_meta on dataset D'   Step - 4: Return the trained Ensemble Model           R e t ur n   M _ RF   m e ta   End     3 . 5 .     L o s s   f un ct io n   T h lo s s   f u n ctio n   f o r   a n   en s em b le  m o d el,   esp ec ially   o n u s in g   m eta - lear n e r   lik R F,  ty p ically   in v o lv es  th co m b in e d   er r o r   f r o m   all  th b ase  lear n er s .   Simp lifie d   r ep r esen tatio n   o f   th lo s s   f u n ctio n   f o r   s u ch   an   en s em b le  m o d el:     B ase   lear n er   lo s s   f u n ctio n f o r   ea ch   b ase  lear n er   ,   th lo s s   f u n ctio n s     is   co m p u ted   o n   th e   tr ain in g   d ataset  .     Me ta  lear n er   lo s s   f u n ctio n t h e   m eta  lear n er     u s es  th p r ed icti o n s   f r o m   all   b ase  lear n er s   to   c r ea te  n ew  d ataset  ′.  T h lo s s   f u n ctio n     is   co m p u ted   o n   th is   n ew  d ataset.     L o s s   f u n ctio n   f o r   b ase  lear n er s : f o r   ea ch   b ase  lear n er   a .     =   1 2   ( , ( ) ) = 1     ( 2 )     W h er   r ep r esen n u m b e r   o f   f ea tu r es,  is   th tr u lab el  f o r   f ea tu r es  ( )   is   th p r ed ictio n   o f   th b ase  lear n er .     f o r   s am p le  ,   an d     is   th cr o s s - en tr o p y   lo s s   f u n ct io n   f o r   class if icatio n .     L o s s   f u n ctio n   f o r   m eta  lear n er : f o r   th m eta  lear n er   :     =   1   ( , ( ) ) = 1   ( 3 )     W h er e     r ep r esen n u m b er   o f   f ea tu r es  in   th n ew  d ataset    is   th tr u lab el  f o r   th n ew  f ea tu r v ec to r   ,   ( )   is   th e   p r ed ictio n   o f   th m eta  lear n e r     m eta  f o r   t h n ew  f ea tu r e   v ec to r   ,   an d     is   th n ew  f ea tu r e   v ec to r   c o n s is tin g   o f   p r ed ictio n s   f r o m   all  b ase  lear n er s   f o r   th o r ig in al  s am p le      C o m b in ed   lo s s   f u n ctio n th o v er all  lo s s   f u n ctio n   f o r   th en s em b le  m o d el  ca n   b e   s ee n   as  th e   co m b in atio n   o f   th e   lo s s es f r o m   th b ase  lear n er s   a n d   th m eta  lear n er :      =   +      ( 4 )     W h er   an d     r ep r esen ts   th e   weig h ts   th at  b ala n ce   th e   im p o r ta n ce   o f   ea ch   b ase  lear n er ' s   lo s s   an d   th e   m eta  lear n er ' s   lo s s .     3 . 6 .     H y perpa ra m e t er   s et t ing s   T h r an d o m   g r id   s ea r ch   tec h n iq u was  em p lo y ed   f o r   h y p er m eter   co n f ig u r atio n   to   attai n   o p tim al  p er f o r m an ce   r eg ar d i n g   t h co m p u tatio n   e f f icien cy   o f   th s u g g ested   b aselin ML   class if ier s   an d   en s em b le   m o d el  as  s h o w n   o n   T a b le  1 .   Gr id   s ea r ch   allo ws  f o r   s y s tem atica lly   ex am in in g   d if f er en v a r iatio n s   o f   h y p er p ar am eter s   b y   p r o v id in g   s eq u en ce   o f   v al u es  co r r esp o n d in g   t o   ev er y   p ar am eter .   T h is   g u ar an tees  th at  ev er y   p o s s ib ilit y   is   ex p lo r ed   to   d eter m in e   th e   h y p er p a r am eter s '   d esire d   v alu es.  B ec au s g r id   s ea r ch   s ee m s   p r ed ictab le,   it  co n s is ten tly   p r o d u ce s   id en tical  r esu lts   with   s im ilar   in f o r m atio n   an d   p ar a m eter s .   T h is   f ea tu r m ak es  it  ea s ier   to   co m p ar d at r ep ea ted ly ,   p r o m o tin g   ac cu r ate  an aly s is   an d   ev al u atio n .   G r id   s ea r ch   is   s im p le   to   u s an d   is   o n e   o f   its   m ain   b en ef its .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 5 4 0 1 7 - 4 0 3 1   4024   T ab le  1 .   Hy p er p ar a m eter   s ettin g   o f   p r o p o s ed   b aselin ML   class if ier s   an d   en s em b le  m o d el   C l a s si f i e r s   P a r a me t e r s   GB   p a r a m e t e r s_ g r i d _ g b   =   {' n _ e st i ma t o r s' :   [ 5 0 ,   1 0 0 ,   2 0 0 ] , 'l e a r n i n g _ r a t e ' :   [ 0 . 0 1 ,   0 . 1 ,   0 . 2 ] ,   ' ma x _ d e p t h ' :     [ 3 ,   4 ,   5 ] , 's u b sam p l e ':   [ 0 . 7 ,   0 . 8 ,   0 . 9 ] }   S V M   p a r a m e t e r s_ g r i d   =   {' k e r n e l ' :   [ ' p o l y ' ,   'r b f ',  ' l i n e a r ',  's i g m o i d '] ,   'C ' :   [ 0 . 1 ,   1 ,   1 0 ,   1 0 0 ,   1 0 0 0 ] ,   'g a mm a ':   [ 's c a l e ',   'a u t o '] ,   'sh r i n k i n g ' :   [ Tr u e ,   F a l s e ] }   K N N   k n n _ p a r a me t e r s _ g r i d   =   {' n _ n e i g h b o r s' :   [ 1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ,   6 ,   7 ,   8 ,   9 ,   1 0 ] ,   'w e i g h t s' :   [ 'u n i f o r m',  'd i s t a n c e '] , 'a l g o r i t h m' : [ 'a u t o ',   b a l l _ t r e e ' ,   'k d _ t r e e ',  ' b r u t e '] ,   'n _ j o b s': [ 1 ,   - 1 ] }   DT   d t _ p a r a m e t e r s_ g r i d   =   {' c r i t e r i o n ':   [ 'g i n i ',   'e n t r o p y '] ,   'sp l i t t e r ':   [ ' b e s t ',  'r a n d o m'] ,   'mi n _ sam p l e s_ l e a f ':   [ 1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ] ,   'max _ f e a t u r e s':   [ 'a u t o ',  's q r t ' ,   'l o g 2 '] }   RF   r f _ p a r a me t e r s_ g r i d   =   {' n _ e st i ma t o r s':   [ 1 0 ,   3 0 ,   4 0 ,   5 0 ,   6 0 ,   7 0 ,   8 0 ,   9 0 ,   1 0 0 ] ,   'cri t e r i o n ' :   [ 'g i n i ',   'e n t r o p y '] ,   ' mi n _ s a m p l e s_ s p l i t ' :   [ 1 . 0 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ] ,   ' ma x _ f e a t u r e s':   [ 'a u t o ',  's q r t ' ,   'l o g 2 '] }   En se mb l e   p a r a m _ g r i d   =   {' n _ e st i ma t o r s':   [ 1 0 ,   5 0 ,   1 0 0 ] ,   'cri t e r i o n ':   [ 'g i n i ',  ' e n t r o p y '] , 'm i n _ sam p l e s _ sp l i t ':   [ 2 ,   5 ,   1 0 ] , ' ma x _ f e a t u r e s' :   [ 'a u t o ',   'sq r t ',  ' l o g 2 ' ] }       4.   RE SU L T   AND  DI SCUS SI O N   T h is   s ec tio n   p r esen ts   th ef f e ctiv en ess   o f   th s u g g ested   b a s elin ML   class if ier s   an d   th s u g g ested   ML - b ased   en s em b le  class if ier   in   d etec tin g   an d   class if y in g   th C KD  o n   th d ataset  b ased   o n   th f ea tu r e   o p tim izatio n   tech n iq u e.   All  th b aselin ML   class if ier s   wer tu n ed   u s in g   r a n d o m   g r id   s ea r ch ,   an d   all   class if ier s   wer b u ilt  u s in g   Ker as  an d   th T en s o r Flo lib r ar y .   G r id   s ea r ch   was  u tili ze d   to   o p tim ize  t h e     m eta - lear n er   class if ier .   Go o g l C o lab o r ato r y   was  u s ed   t o   c o n d u ct   all  o f   th e   test s .   W u s ed   th e   C KD  d ataset  f o r   th ese  e x p er im e n ts .   Usi n g   s tr atif ied   s am p lin g ,   d iv id e   th d ataset  in to   two   s ets:   7 0 tr ain in g   with     2 8 0   s am p les  an d   3 0 %   test in g   with   1 2 0   s am p les.  T h p e r f o r m an ce   o f   ML   m o d els  was  m e asu r ed   u s in g   s ev er al  ev alu atio n   p ar a m eter s   s u ch   a s   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e.   T r u p o s itiv ( T P),   f alse  p o s itiv ( FP ) ,   tr u n eg ativ e   ( T N) ,   a n d   f alse n eg ativ ( FN)   r ep r esen t t h u n its   o f   ca lc u latio n   u s ed   f o r   all  o f   th em .         =   _   +   _ _   +   _   +    _   +    _   ( 5 )         =   _ _   +    _   ( 6 )       =   _ _   +    _   ( 7 )     1  = 2 ×       ×    +    ( 8 )     T a b l e   2   s h o w s   t h e   p e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   v a r i o u s   b a s e l i n e   M L   c l a s s i f i e r s   a n d   a n   e n s e m b l e   m o d e l   b a s e d   o n   t h e i r   m e t r i c s .   T h e   G B   a n d   R F   b o t h   a c h i e v e   a   h i g h   a c c u r a c y   o f   9 7 . 5 % ,   w i t h   G B   h a v i n g   a   p r e c i s i o n   o f   9 5 . 4 %   a n d   r e c a l l   o f   9 7 . 6 % ,   r e s u l t i n g   i n   a n   F 1 - s c o r e   o f   9 6 . 5 % .   R F   d e m o n s t r a t e s   p e r f e c t   r e c a l l   a t   1 0 0 % ,   s l i g h t l y   l o w e r   p r e c i s i o n   a t   9 4 . 7 % ,   a n d   t h e   h i g h e s t   F 1   s c o r e   a t   9 7 . 3 % .   K N N   s h o w s   t h e   l o w e s t   a c c u r a c y   a t   9 2 . 5 % ,   p r e c i s i o n   o f   9 3 . 0 % ,   r e c a l l   o f   9 1 . 4 % ,   a n d   a n   F 1 - s c o r e   o f   9 2 . 1 % .   S V M   p e r f o r m s   w e l l   w i t h   9 5 . 8 %   a c c u r a c y ,   9 4 . 7 %   p r e c i s i o n ,   9 6 . 4 %   r e c a l l ,   a n d   a   9 5 . 6 %   F 1   s c o r e .   D T   a c h i e v e s   9 3 . 3 %   a c c u r a c y ,   8 9 . 5 %   p r e c i s i o n ,   9 6 . 2 %   r e c a l l ,   a n d   a   9 2 . 7 %   F 1   s c o r e .   T h e   e n s e m b l e   m o d e l   c o n s i s t e n t l y   p e r f o r m s   c o n s i s t e n t l y   a c r o s s   a l l   m e t r i c s ,   a c h i e v i n g   9 7 . 5 %   a c c u r a c y ,   p r e c i s i o n ,   a n d   r e c a l l   a n d   a   n e a r l y   p e r f e c t   F 1 - s c o r e   o f   9 7 . 4 % .   T a b l e s   3   t o   8   s h o w   t h e   c l a s s i f i c a t i o n   r e p o r t   o f   e a c h   b a s e l i n e   M L   m o d e l .   I t   i s   i n d i c a t e d   t h a t   e a c h   m o d e l   p e r f o r m e d   b e t t e r ,   w i t h   a   m a x i m u m   a c c u r a c y   s c o r e   o f   9 7 . 0 0 % .   T a b l e   8   a l s o   s h o w s   t h e   c l a s s i f i c a t i o n   r e p o r t   o f   t h e   p r o p o s e d   e n s e m b l e   m o d e l .       T ab le  2.   Per f o r m an ce   an aly s is   o f   p r o p o s ed   b aselin ML   an d   en s em b le  m o d el   C l a s si f i e r s   A c c u r a c y   P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - s c o r e   GB   9 7 . 5   9 5 . 4   9 7 . 6   9 6 . 5   RF   9 7 . 5   9 4 . 7   1 0 0   9 7 . 3   K N N   9 2 . 5   9 3 . 0   9 1 . 4   9 2 . 1   S V M   9 5 . 8   9 4 . 7   9 6 . 4   9 5 . 6   DT   9 3 . 3   8 9 . 5   9 6 . 2   9 2 . 7   En se mb l e   9 7 . 5   9 7 . 5   9 7 . 5   9 7 . 4       T ab le  3 .   C lass if icatio n   r ep o r o f   GB     P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - s c o r e   S u p p o r t   0   0 . 9 7   1 . 0 0   0 . 9 8   84   1   1 . 0 0   0 . 9 2   0 . 9 6   36   A c c u r a c y       0 . 9 7   1 2 0   M a c r o   A v g   0 . 9 8   0 . 9 6   0 . 9 7   1 2 0   W e i g h t e d   A v g   0 . 9 8   0 . 9 7   0 . 9 7   1 2 0     T ab le  4 .   C lass if icatio n   r ep o r o f   SVM     P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - s c o r e   S u p p o r t   0   0 . 9 7   1 . 0 0   0 . 9 8   84   1   1 . 0 0   0 . 9 2   0 . 9 6   36   A c c u r a c y       0 . 9 7   1 2 0   M a c r o   A v g   0 . 9 8   0 . 9 6   0 . 9 7   1 2 0   W e i g h t e d   A v g   0 . 9 8   0 . 9 7   0 . 9 7   1 2 0     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dete ctio n   o f c h r o n ic  kid n ey   d i s ea s b a s ed   o n   esemb le  a p p r o a ch   w ith     ( Dee p ika   A mo l   A ja lka r )   4025   T ab le  5 .   C lass if icatio n   r ep o r o f   KNN     P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - s c o r e   S u p p o r t   0   0 . 9 5   0 . 9 8   0 . 9 6   84   1   0 . 9 4   0 . 8 9   0 . 9 1   36   A c c u r a c y       0 . 9 5   1 2 0   M a c r o   A v g   0 . 9 5   0 . 9 3   0 . 9 4   1 2 0   W e i g h t e d   A v g   0 . 9 5   0 . 9 5   0 . 9 5   1 2 0     T ab le  6 .   C lass if icatio n   r ep o r o f   R F     P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - s c o r e   S u p p o r t   0   0 . 9 7   1 . 0 0   0 . 9 8   84   1   1 . 0 0   0 . 9 2   0 . 9 6   36   A c c u r a c y       0 . 9 7   1 2 0   M a c r o   A v g   0 . 9 8   0 . 9 6   0 . 9 7   1 2 0   W e i g h t e d   A v g   0 . 9 8   0 . 9 7   0 . 9 7   1 2 0         T ab le  7 .   C lass if icatio n   r ep o r o f   DT     P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - s c o r e   S u p p o r t   0   0 . 9 7   1 . 0 0   0 . 9 8   84   1   1 . 0 0   0 . 9 2   0 . 9 6   36   A c c u r a c y       0 . 9 7   1 2 0   M a c r o   A v g   0 . 9 8   0 . 9 6   0 . 9 7   1 2 0   W e i g h t e d   A v g   0 . 9 8   0 . 9 7   0 . 9 7   1 2 0     T ab le  8 .   C lass if icatio n   r ep o r o f   en s em b le  m o d el     P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - s c o r e   S u p p o r t   0   0 . 9 7   1 . 0 0   0 . 9 8   84   1   1 . 0 0   0 . 9 2   0 . 9 6   36   A c c u r a c y       0 . 9 7   1 2 0   M a c r o   A v g   0 . 9 8   0 . 9 6   0 . 9 7   1 2 0   W e i g h t e d   A v g   0 . 9 8   0 . 9 7   0 . 9 7   1 2 0         Fig u r 5   s h o ws  th e   co n f u s i o n   m at r ix   o f   th p r o p o s ed   b aselin ML   an d   e n s em b le  m o d el  f o r   ca lcu latin g   th T P,  FN,  T N,   an d   FP   v alu es.  T h p r o p o s ed   GB ,   SVM,   DT ,   R F,  an d   e n s em b le  m o d els  all   ex h ib it  s im ilar   p r ed ictiv v alu es  with   8 4   T Ps ,   0   FN s ,   3 3   T Ns,  an d   3   FP s ,   in d icatin g   p er f e ct  r ec all  d u to   th ab s en ce   o f   FNs   an d   h ig h   s p ec if icity   with   o n ly   3   FP s   o u o f   3 6   TN s .   KNN  s h o ws  s l ig h tly   lo wer   p er f o r m an ce   with   8 2   T Ps ,   2   FNs ,   3 2   T Ns,  an d   4   FP s ,   s til m ain tain in g   h ig h   s en s itiv ity   b u s lig h tly   d ec r ea s in g   s p ec if icity .   T h is   an aly s is   in d icate s   th at  all  m o d els,  ex ce p KNN,   p r o v i d ed   alm o s id en tical  an d   s u p e r io r   p er f o r m a n ce   in   id en tify in g   p o s itiv an d   n eg ati v ca s es,  with   KNN  p er f o r m in g   s lig h tly   lo wer   in   c o m p ar is o n .                         Fig u r 5 .   C o n f u s io n   m atr i x   f o r   p r o p o s ed   class if ier s       F i g u r e s   6   to   1 1   s h o t h e   3 p l o t s   f o r   G B ,   S V M ,   K N N ,   DT ,   R F ,   an d   e n s em b l e,   wh i c h   in d i c a te   t h e   r e l a t i o n s h ip   b e t w e en   v a r io u s   h y p er p ar a m e te r s   an d   m o d el   a c cu r a cy .   T h e r a r e   th r e 3 p lo t s   o f   ea c h   m o d e l .   T h e   f i r s t   p l o t   ex a m in es   t h e   e f f ec t   o f   v a r y i n g   t h e   n u m b e r   o f   e s t i m a t o r s   ( n _ e s t i m a to r s )   o f   e a ch   m o d e a n d   t h s u b s a m p l e   r a t io   o n   ac c u r ac y ,   w i th   s p ec i f i co n f i g u r a t i o n   o f   2 0 0   e s t i m a to r s   an d   a   s u b s a m p l o f   0 . 7 C   p a r a m e t er   i s   o n a n d   s h r i n k i n g   w a s   s e t o   t r u e m in im u m   s a m p l l e a f   s e t o   4   f o r   D T ;   an d   m in i m u m   s a m p l e   s p l i t t i n g   v a l u e s   s e t o   1 0   f o r   R F ;   m i n i m u m   s a m p le  s p l i t t i n g   v a l u e s   s e t o   2   a n d   m a x i m u m   d ep t h   i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 5 4 0 1 7 - 4 0 3 1   4026   1 0   f o r   e n s e m b l e .   I t   i l l u s tr a t e s   h o w   th e   a c cu r ac y   ch an g e s   a s   t h e   p ar a m e t e r s   ar e   a d ju s t e d ,   s h o w i n g   p o t e n t ia l   p e a k s   a t   s p e c i f ie d   v a lu e s .   T h e   s e c o n d   p lo t   e x p l o r e s   t h e   ef f e c t   o f   c h an g in g   t h l e ar n in g   r a t e   an d   s u b s am p l e   r a t i o   o n   t h e   a c cu r a cy   s e t   t o   a   l e a r n in g   r a t e   o f   0 . 1   an d   a   s u b s a m p le   o f   0 . 7   f o r   G B .   T h e   b e s t   p a r am e t e r   g a m m a   i s   o n e ,   a n d   s h r i n k i n g   i s   t r u f o r   S V M ,   e m p h a s i z in g   h o w   a cc u r a c y   r e s p o n d s   t o   p a r am e t e r   c h a n g e s ,   p o t en t i a l l y   r e v e a l i n g   o p t i m a r e g io n s   f o r   t h e s e   s e t t i n g s .   T h e   t h ir d   p lo t   f o c u s ed   o n   t h e   in t e r a c t io n   b e t w e en   t h e   l e a r n i n g   r a te   a n d   t h e   n u m b e r   o f   e s t i m a t o r s   a t   l e a r n i n g   r a t e s   b e t we e n   0 . 1   a n d   2 0 0   e s t i m a t o r s   an d   h o t h e s e   p ar a m e t e r s   in f lu e n ce   t h e   m o d e l 's   p er f o r m an c e,   h e l p i n g   t o   i d en t i f y   t h e   b e s c o m b i n a t io n   f o r   m a x i m u m   a c cu r a cy .               Fig u r 6 .   3 p lo ttin g   o f   GB               Fig u r 7 .   3 p lo ttin g   o f   SVM               Fig u r 8 .   3 p lo ttin g   o f   KNN   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.