I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.  1 5 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 ,   p p .   29 ~ 41   I SS N:  2252 - 8 8 1 4 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijaas . v 1 5 . i 1 . pp 29 - 41           29       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a a s . ia esco r e. co m   Enha ncing  sleep  diso rder diag no sis  t hro ug h ensem b le  ML   mo dels: a co mpre hensiv e study o n i nso mnia  and slee p apn ea       Sa t y a pra k a s h Swa in 1, 4 ,   B ino d K um a P a t t a na y a k 1 ,   M ihi Na ra y a n M o ha nty 2 ,   A m iy a   K um a Sa ho o 3 Su v endra   K um a J a y a s ing h 4   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   I n st i t u t e   o f   Te c h n i c a l   Ed u c a t i o n   a n d   R e se a r c h ,   S o A   U n i v e r si t y ,   B h u b a n e sw a r ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   I n st i t u t e   o f   Te c h n i c a l   Ed u c a t i o n   a n d   R e sea r c h ,   S o A   U n i v e r si t y ,   B h u b a n e sw a r ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   A r y a n   I n st i t u t e   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   B h u b a n e sw a r ,   I n d i a   4 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   I n st i t u t e   o f   M a n a g e me n t   a n d   I n f o r mat i o n   Te c h n o l o g y ,   C u t t a c k ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   1 8 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J u n   1 7 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J u l 1 4 ,   2 0 2 5       S lee p   d iso r d e rs  a re   c o m m o n   a n d   c a n   sig n ifi c a n tl y   h a rm   h u m a n   h e a lt h ,   with   in so m n ia  a n d   sle e p   a p n e a   b e in g   t h e   m o st  p re v a len t   c o n d it i o n s.  T h e se   d iso rd e rs  a re   o ften   d iffi c u lt   t o   d e t e c a n d   trea a c c u ra tely .   Alth o u g h   m a c h in e   lea rn in g   (M L)  tec h n i q u e h a v e   sh o wn   p r o m ise   in   imp ro v in g   d iag n o stic  p re c isio n   a n d   p e rso n a li z e d   trea tme n t,   m o st  e x isti n g   stu d ies   re ly   o n   si n g le - so u rc e   d a ta  o c o n v e n ti o n a M L   m o d e ls,  wh ich   li m it   t h e ir  ro b u s tn e ss   a n d   g e n e ra li z a b il it y   a c ro ss   d iv e rse   p o p u lati o n s.   To   a d d re ss   th is   re se a rc h   g a p ,   th is   stu d y   in te g ra tes   m u lt i - m o d a d a ta  a n d   e n se m b le  lea rn in g   tec h n i q u e t o   e n h a n c e   a c c u ra c y ,   in ter p re tab il it y ,   a n d   re a l - ti m e   a p p l ica b il it y   i n   d iag n o sin g   in so m n ia  a n d   sle e p   a p n e a .   d a t a se o 4 0 0   sa m p les   wa c o ll e c ted   th r o u g h   m a n u a m e th o d a n d   i n tern e o t h in g (Io T)  d e v ice fro m   m u l ti p l e   so u rc e s.   S tatisti c a tec h n i q u e we re   a p p l i e d   fo d a ta  c lea n in g ,   f o ll o we d   b y   p ri n c ip a l   c o m p o n e n a n a ly sis  ( P CA)  t o   re d u c e   d ime n sio n a li ty   a n d   imp ro v e   train i n g   e fficie n c y .   F o u b a se   M m o d e ls :   d e c isio n   tree   (DT),   s u p p o rt  v e c to m a c h in e   (S VM),   n a i v e   Ba y e ( NB),  a n d   ra n d o m   fo re st  (R F w e re   in it iall y   train e d   a n d   e v a lu a ted .   S u b se q u e n tl y ,   a   b o o sti n g - b a se d   e n se m b le  m o d e wa imp lem e n ted   to   f u rth e imp r o v e   p e rfo rm a n c e .   Th e   p r o p o se d   g ra d ien t   b o o st in g   m o d e l   with   RF   a t h e   b a se   lea rn e a c h iev e d   th e   h i g h e st   d iag n o stic  a c c u ra c y   o 9 6 . 0 1 % .   Th e   re su lt d e m o n stra te  th a e n se m b le  M m o d e ls   c o m b in e d   wi th   m u l ti - m o d a l   d a t a   sig n ifi c a n tl y   e n h a n c e   th e   a c c u ra c y   o f   in so m n ia an d   sle e p   a p n e a   d ia g n o sis.   K ey w o r d s :   B o o s tin g   m o d el   Dec is io n   tr ee   Gr ad ien t   b o o s t   Naiv B ay es   Prin cip al  co m p o n en t a n al y s is   R an d o m   f o r est   Su p p o r v ec to r   m ac h in es   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 :   Su v en d r K u m ar   J ay asin g h   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   an d   E n g in ee r in g ,   I n s titu te  o f   Ma n ag e m en t a n d   I n f o r m ati o n   T ec h n o lo g y   Go u r av   Palace ,   Ma th s ah i,  p o s t - T u ls ip u r   C u ttack - 7 5 3 0 0 8 ,   Od is h a,   I n d ia   E m ail:  s jay asin g h @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Millio n s   o f   in d iv id u als  wo r l d wid ar im p ac ted   b y   th p r ev alen an d   s er io u s   p r o b le m   o f   s leep   p r o b lem s .   Am o n g   th m an y   s leep - r elate d   is s u es,  in s o m n ia  an d   s leep   ap n ea   ar p ar ticu lar ly   co m m o n   a n d   p r o v id e   s u b s tan tial  d if f icu ltie s   f o r   p r o p er   d iag n o s is   an d   ef f icien tr ea tm en t.  T h ese  s leep   p r o b lem s   ca n   h av e   s er io u s   ef f ec ts   o n   o n e' s   p h y s ical  h ea lth ,   m en tal  h ea lth ,   to   f in d   g e n er al  q u ality   o f   life   if   t h ey   ar e   n o tr ea ted   ef f e c tiv ely .   Fo r tu n ately ,   th d ev elo p m en o f   m ac h in lear n i n g   ( ML )   p r esen ts   p r o m is in g   way   to   im p r o v th e   ac cu r ac y   o f   d iag n o s tic  p r o ce d u r es  an d ,   m o r im p o r tan tly ,   t o   cu s to m ize  t r ea tm en p lan s   t o   m ee t h s p ec if ic  n ee d s   o f   ea ch   p er s o n .   T h is   s t u d y   p r o v id e s   n o v el  m eth o d   th at  u s es  ML   m o d els   to   tac k le  th ch allen g in g   p r o b lem s   o f   d etec tin g   in s o m n ia  an d   s leep   ap n ea .   W ith   th u s o f   co m m o n   ML   m o d el s   lik e   d ec is io n   tr ee   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   1 5 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   29 - 41   30   ( DT ) ,   s u p p o r v ec t o r   m ac h in es  ( SVM) ,   n aiv B ay es  ( N B ) ,   an d   r an d o m   f o r est  ( R F),   we  h av p r o p o s ed   a   co m p r eh e n s iv h y b r id   ML   m o d el  af ter   ad d in g   b o o s tin g   m eth o d s   th at  in clu d es  in f o r m ati o n   f r o m   th ese  f o u r   d if f er en ML   b ase  m eth o d s .   T h ese  d if f er en m o d els  ea ch   h av im p r ess iv d iag n o s tic  ac cu r ac ies  wh en   u s ed   alo n e,   r an g in g   f r o m   8 7 . 9 6   to   9 1 . 1 7 %.   T h is   s tu d y   en te r ed   th e   f ield   o f   b o o s tin g   m o d els  lik a d ap tiv b o o s tin g   ( Ad aBo o s t ) g r ad ie n b o o s t in g ,   e x tr em g r ad ien b o o s tin g   ( XGBo o s t ) ca teg o r ical   b o o s tin g   ( C atB o o s t ) ,   an d   lig h g r ad ien b o o s tin g   m ac h in ( L ig h tGB M ) ,   wh ich   ar e   in clu d ed   in   o u r   co m p a r is o n .   W ith   an   asto u n d in g   ac cu r a cy   r ate  o f   9 6 %,  th e   g r ad ien b o o s tin g   m o d el  s tan d s   o u as  th clea r   win n er   am o n g   th em .   T h is   o u ts tan d in g   ac h i ev em en h ig h lig h ts   th en o r m o u s   p o ten tial  o f   ML   to   g r ea tly   im p r o v e   th e   ac cu r ac y   o f   d iag n o s es  f o r   s leep   d is o r d er s .   A   ca r ef u lly   s elec ted   d ataset  o f   4 0 0   d ata  p o in ts ,   g ath er ed   t h r o u g h   c o m b in atio n   o f   m an u al  g ath er in g   an d   d ata  s u p p lied   b y   in ter n et  o f   th in g s   ( I o T )   d ev ic es,  s er v es  as  th b asis   f o r   th is   s tu d y .   T h is   d ataset  co n tain s   wid r an g o f   p eo p le  f r o m   d if f e r en o cc u p a tio n s ,   s u ch   as  f a r m er s ,   s o licito r s ,   p r o f ess o r s ,   an d   d o ct o r s .   I in clu d es  a   wid e   r an g e   o f   in f o r m atio n ,   s u ch   as  d em o g r ap h ics,  s p ec if ic  s leep   p atter n s ,   th o r o u g h   m e d ical  h is to r ies ,   an d   o th e r   im p o r tan c h ar ac ter is tics .   T h e   r esu lts   o f   th is   s tu d y   h i g h lig h th p r o f o u n d   in f lu en ce   t h at  ML   m o d els  ca n   h av e   o n   th f ield   o f   d iag n o s in g   s le ep   d is o r d er s .   I n   ad d itio n   to   p r o v id in g   s ig n if ican im p r o v e m en in   d iag n o s tic  ac cu r ac y ,   th b o o s t in g   m o d el,   p ar ticu lar ly   wh en   p ai r ed   with   g r ad ien b o o s tin g ,   h as  th p o ten tial  to   lay   th e   g r o u n d wo r k   f o r   th cr ea tio n   o f   an   ad v an ce d   clin ical  d ec is io n   s u p p o r t sy s tem .   B y   u tili zin g   en s em b le  ML   m o d els  d esig n ed   to   i d en tify   in s o m n ia   an d   s leep   ap n ea ,   th is   s tu d y   p r esen ts   n o v el  m eth o d   f o r   d iag n o s in g   s leep   d is o r d er s .   T h m a jo r ity   o f   c u r r en r esear ch   o n   d iag n o s in g   s leep   d is o r d er s   u s es  s in g le - s o u r ce   d ata  o r   co n v en tio n al  ML   m o d els,  wh ich   f r eq u en tly   lack   g en er alis ab ilit y   an d   r o b u s tn ess   ac r o s s   a   r an g o f   d em o g r ap h ics.  T o   im p r o v e   ac c u r ac y ,   in ter p r etab ilit y ,   a n d   r ea l - tim ap p licab ilit y   in   th d iag n o s is   o f   in s o m n ia  an d   s leep   ap n ea ,   s u b s tan ti al  r esear ch   g ap   s till   ex is ts   in   th in teg r atio n   o f     m u lti - m o d al  d ata  an d   en s em b le  lear n in g   tec h n iq u es.   I n   c o n tr ast  to   ea r lier   r esear ch   th at  m o s tly   co n ce n t r ated   o n   in d iv id u al   d is o r d e r s   o r   u s ed   co n v e n tio n al  d iag n o s tic  tech n iq u es,  t h is   wo r k   in co r p o r ates  s o p h is ticated   en s em b le  tech n iq u es  to   in cr ea s th p r ec is io n   an d   d ep en d ab ilit y   o f   s leep   d is o r d er   d iag n o s es.  T h r o b u s tn ess   o f   th d etec tio n   p r o ce s s   is   im p r o v e d   b y   t h is   wo r k   b y   co m b in in g   d if f e r en ML   alg o r ith m s ,   wh ich   ad d r ess es  th s h o r tco m in g s   o f   p r ev i o u s   m o d els  th at  f r eq u e n tly   ig n o r th co m p lex ity   a n d   o v er la p   o f   s y m p to m s   o f   v ar io u s   s leep   d is o r d e r s .   B y   p r o v id in g   a   co m p r eh en s iv e,   a u t o m ated   s o lu tio n   t h at  n o o n ly   ex p ed ites   d iag n o s is   b u also   lo wer s   th p o s s ib ili t y   o f   h u m an   er r o r ,   th is   s tu d y   m ar k s   s ig n if ican ad v an ce m en in   th f ield   an d   u ltima tely   im p r o v es  p atien o u tco m es  an d   s tr ea m lin es  clin ical  wo r k f lo ws.   s y s tem   lik e   th is   m ig h p r o v i d e   m ed ical  p er s o n n el  with   in d iv id u alize d   d iag n o s tic  in s ig h ts ,   p er m itti n g   cu s to m ized   th er a p y   m o d alities   an d   ev en tu ally   en h an cin g   o u tc o m e s   f o r   p eo p le  s u f f er i n g   f r o m   s le ep   p r o b lem s .   T h is   s tu d y   h as  r ev iewe d   n u m b er   o f   wo r k s   r elate d   to   h e alth ca r ap p licatio n s   u s in g   ML   o r   d ee p   lear n in g   ( DL )   m o d els.   T h ey   h av tak en   d if f e r en p ar am et er ized   d ataset  f o r   th eir   p r e d ictio n   wo r k .   B u h er e   we  h av ta k en   a   d ataset  th at   c o n tain s   1 3   p ar a m eter s ,   wh ich   ar m o s r ele v an to   s leep in g   d is o r d er s .   Als o ,   t h is   wo r k   h as   im p lem en ted   th n ew  en s em b le  b o o s tin g   m o d els  to   in cr ea s th ac c u r ac y   lev els  f o r   g o o d   p r ed ictio n s   o f   d is ea s e.       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   C ar m es  et  a l [ 1 ]   in tr o d u c ed   s em i - au to m atic  a p p r o ac h   f o r   s leep   ap n ea   d iag n o s is   u tili zin g     th r ee - ch an n el  p o ly s o m n o g r ap h y   ( PS G)   d ata .   T h is   m eth o d   em p lo y s   a n   E last icNe class if ier   to   ac h iev e   a   r em ar k ab le  9 7 . 9 ac cu r ac y   in   s leep   ap n ea   class if icatio n .   No tab ly ,   it  m in im izes  th tim e - co n s u m in g   m an u al   an aly s is   o f   PS r ec o r d in g s ,   ef f ec tiv ely   m itig atin g   in ter - s c o r er   v a r iab ilit y .   W ith   p o ten ti al  as  v iab le  s leep   ap n ea   s cr ee n in g   to o in   clin ica s ettin g s ,   th is   m eth o d   en h an c es  ef f icien cy   an d   r eliab ilit y ,   s h o wca s in g   its   v alu in   ad v an ci n g   d ia g n o s tic  ac cu r ac y   an d   s tr ea m lin in g   th ass ess m en t p r o ce s s   f o r   s leep   s p ec ia lis ts .   C h o y o n   et  a l [ 2 ]   p r o p o s a n   in v en tiv s o lu ti o n   b y   in te g r atin g   I o T   an d   ML   to   b o ls ter   h ea lth   m o n ito r in g   an d   co m b at  th p a n d em ic  m o r ef f icien tly .   I h i g h lig h ts   th s h o r tco m in g s   o f   ex is tin g   m o n ito r in g   s y s tem s   an d   in tr o d u ce s   an   I o T - b ased   m eth o d   f o r   r ea l - t im h ea lth   d ata  c o llectio n ,   f ac ilit atin g   p r o m p t   d etec tio n   o f   C OVI D - 1 9   s ev er ity .   T h en v is io n e d   s y s tem   s ee k s   to   d eliv er   h o lis tic  h ea lth ca r e,   r em o te   co m m u n icatio n ,   a n d   e m er g e n cy   s u p p o r t,  o f f e r in g   p r ag m atic  ap p r o ac h   to   allev iate  th r ep er c u s s io n s   o f     th p an d e m ic.   Ko r k alain en   et  a l [ 3 ]   p r o p o s ed   m o d el  b y   u tili zin g   DL   an d   d iv er s ep o ch   d u r atio n s   t o   u n co v er   n eg lecte d   s leep - wak tr an s itio n s .   T h ex am in atio n   o f   4 4 6   o b s tr u ctiv s leep   ap n ea   ( OSA)   p atien ts   in d icate s   th at  tr ad itio n al  ap p r o ac h es  m ay   u n d e r esti m ate  s leep   f r ag m en tatio n   in   s ev er OSA.   Sh o r ter   ep o ch - to - ep o c h   d u r atio n s   r e v ea h eig h ten ed   wak ef u ln ess   an d   r ed u ce d   r ap id   ey e   m o v e m en t / n o n - R E 3   ( R E M/N3 ) em p h asizin g   th n ec ess ity   f o r   th o r o u g h   a n aly s is   o f   s leep   ar ch itectu r wh en   e v alu atin g   s le ep   d is o r d er s .   Sh ah in   et  a l [ 4 ]   p r esen d u al - p h ase  a u to m ated   m eth o d   to   id en tify   in s o m n ia  f r o m   o v er n ig h t   elec tr o en ce p h al o g r am   ( EEG )   r ec o r d i n g s ,   ad d r ess in g   th d ef icien cy   o f   p r o m p in s o m n ia  d etec tio n   t o o ls .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       E n h a n ci n g   s leep   d is o r d er d ia g n o s is   th r o u g h   e n s emb le  ML   mo d els:  … ( S a tya p r a ka s h   S w a in )   31   T h ap p r o ac h   u tili ze s   d ee p   n eu r al  n etwo r k   m o d els,  tr ain in g   b o th   s leep   s tag an d   ep o ch - lev el  in s o m n ia   d etec tio n   m o d els.  Su b ject - le v el  f ea tu r es  e x tr ac ted   f r o m   th ese  m o d els  f ac ilit ate  th u ltima te  b in a r y   class if icatio n   o f   s u b jects  in to   co n tr o o r   in s o m n iac   ca teg o r i es.  Ass es s m en o n   1 1 5   p a r ticip an ts   d em o n s tr ates  en co u r a g in g   o u tc o m es,  in clu d in g   an   F1 - s co r e   o f   0 . 8 8 ,   8 4 s en s itiv ity ,   an d   9 1 s p ec if icit y ,   u n d er s co r i n g   its   p o ten tial c lin ical  ap p licab ilit y .   Ku o   an d   C h en   [ 5 ]   in tr o d u c n o v el  s h o r t - tim in s o m n ia  d etec tio n   s y s tem   u tili zin g   r ef in ed   co m p o s ite  m u lti - s ca le  en tr o p y   ( R C MSE )   an aly s is   o n   s in g le - ch an n el  s leep   elec tr o o cu lo g r ap h y   ( E OG) .     W ith   an   SVM  cla s s if ier ,   th p r o p o s ed   s y s tem   d em o n s tr ated   h ig h   ac cu r ac y   ( 8 9 . 3 1 %),   s en s itiv ity   ( 9 6 . 6 3 %),   an d   F1 - s co r e   ( 9 0 . 0 4 %)  wh en   t ested   o n   3 2   s u b jects,  h alf   h ea l th y   an d   h alf   with   in s o m n ia.   R C MSE   em er g es  as  v alu ab le  f ea tu r f o r   s h o r t - d u r atio n   in s o m n ia  d etec tio n ,   an d   th s in g le - ch an n el  s leep   E OG  en h an ce s   h o m ec ar a p p licab ilit y   f o r   p o ten tial in teg r atio n   in t o   p o r tab le   PS s y s tem s .   I s lam   et  a l [ 6 ]   d elv in t o   th e   in f lu en ce   o f   tec h n o lo g ical  ad v an ce m en ts   o n   h u m an   h ea lth ,   s p ec if ically   th s u r g in   in s o m n ia  lin k ed   t o   v ir tu al  en g a g em en ts   an d   s e d en tar y   h a b its .   Ack n o wled g i n g   th d r awb ac k s   o f   co s tly   an d   tim e - in ten s iv m e d ical  test s ,   th au th o r s   s u g g est  an   in tellig en ML   m o d el   to   p r ed ict  ch r o n i c   in s o m n ia.   Utilizin g   s ev en   cla s s if ier s ,   th lo g is tic  r eg r ess io n   m o d el  d e m o n s tr ates  ex ce p t io n al  ac cu r ac y   at   9 8 %,  p r esen tin g   c o m p ellin g   an d   ef f ec tiv m eth o d   f o r   d etec tin g   in s o m n ia  in   in d i v id u als,  p ar ticu lar ly   in   s ettin g s   with   lim ited   r eso u r ce s .   Z u lf ik er   et  a l [ 7 ]   tack le   th wid esp r ea d   h ea lth   is s u o f   in s o m n ia,   a   p r ev ale n s leep   d is o r d er   ass o ciate d   with   m en tal  h ea lth   ch allen g es  a n d   s u b s tan ce   ab u s e.   I n tr o d u cin g   a n   ML   a p p r o ac h ,   th e   m u ltil ay er   s tack in g   m o d el  p r ed icts   in s o m n ia  b ased   o n   s o cio - d em o g r ap h ic  f ac to r s ,   ac h iev in g   n o tab le   8 8 . 6 0 ac cu r ac y .   L ev er ag in g   p r i n cip al  co m p o n en an aly s is   ( PC A)   f o r   f ea tu r r ed u ctio n ,   th p r o p o s ed   en s em b le  m o d el  s u r p ass es o th er   lead in g   class if ier s   lik Ad aBo o s t a n d   g r ad ien t b o o s t ,   s h o wca s in g   s u p er io r   p er f o r m an ce   ac r o s s   m u ltip le  ef f icac y   m et r ics.  T h is   em p h asizes its   p o ten tial a s   an   ef f ec tiv to o f o r   p r ed ictin g   i n s o m n ia.   Alg h wir et  a l [ 8 ]   in   th eir   c r o s s - s ec tio n al  s tu d y   with   1 , 6 0 0   u n iv e r s ity   s tu d en ts ,   th in v esti g atio n   f o cu s es  o n   s leep   d is tu r b an ce s ,   em p lo y in g   lo g is tic  r eg r ess io n ,   an d   ad v a n ce d   ML   tech n iq u es.  T h s tu d y   d is clo s es  7 0 p r ev alen ce   o f   p o o r   s leep   q u ality ,   id e n tify i n g   th RF   m o d el  as  th m o s ac cu r ate  p r ed icto r   with   7 4 ac cu r ac y   an d   9 5 %   s p ec if icity .   Facto r s   ass o ciate d   with   b etter   s leep   q u ality   i n clu d ag e   an d   tea   co n s u m p tio n ,   wh ile  r is k   f ac to r s   co n s is o f   elec tr o n ics  u s ag e,   h ea d ac h es,  s y s tem ic  d is ea s es,  an d   n ec k   p ain .   T h ese  r esu lts   p r o v id v alu ab le   in s ig h ts   f o r   en h an cin g   s tu d en t   well - b ein g   an d   cr af tin g   tailo r ed   in ter v en tio n s .   J ay asin g   et  a l.   [ 9 ]   p r o p o s ed   a   m o d el  f o r   wea th e r   f o r ec asti n g ,   h ig h lig h tin g   t h at  its   n o n lin e a r   n atu r e   is   im p ac ted   b y   clim ate  c h an g e   a n d   th e   b u tter f ly   e f f ec t.  T h r e s ea r ch   in tr o d u ce s   h y b r id   s o f co m p u tin g   m o d els,   m er g in g   SVM m u lti - lay er   p er ce p tio n ,   an d   f u zz y   l o g ic ,   aim ed   at   im p r o v in g   th ac cu r ac y   o f   wea th e r   p r ed ictio n s   f o r   Delh i.  Ass ess m en m etr ics  s u ch   as  m ea n   ab s o lu te  er r o r   ( MA E ) r o o t   m ea n   s q u a r ed   er r o r   ( R MSE ) r elativ ab s o lu te  e r r o r   ( R AE ) ,   a n d   r o o t   r elativ s q u ar ed   e r r o r   ( R R SE )   s u b s tan tiate  th ef f ec tiv e n ess   o f   th ese  m o d els in   en h an ci n g   f o r ec asti n g   p r ec is io n .   Swain   et  a l [ 1 0 ]   in   th eir   s tu d y   co m p ar d if f e r en t M L   m o d el s   f o r   tack l in g   th co m p lex   tas k   o f   illn ess   p r o g n o s is ,   s p ec if ically   f o cu s in g   o n   in d iv id u als  ag ed   2 0   a n d   ab o v e,   p ar ticu la r ly   th o s with   Hb A1 lev els  s u r p ass in g   6 . 5 %,  in d icativ o f   d iab etic  d is ea s es.  E m p lo y in g   I o T ,   th r esear ch   ass ess es  r is k   f ac to r s   ak in   to   h ea r d is ea s es,  h ig h lig h tin g   th s ig n if ican ce   o f   ML   in   d iag n o s is   an d   p r e v en tio n .   T h in co r p o r atio n   o f   ad v an ce d   tec h n o lo g ies  s u ch   as  I o T ,   clo u d   a p p licatio n s ,   a n d   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k s   h o ld s   p o ten tial  f o r   im p r o v in g   h ea lth ca r s tr ateg ies in   ad d r ess in g   h ea r d is ea s es.   Mo n d al  et  a l [ 1 1 ]   f o cu s   o n   th in cr ea s in g   r is k   o f   co r o n ar y   h ea r d is ea s ( C HD)   in   ad u lt s ,   u tili zin g   ML   f o r   tim ely   d etec tio n .   W ith   d ataset  o f   4 , 2 4 0   in s tan ce s   an d   1 5   f ea tu r es,   d iv er s e   ML   m o d els  wer e   ex am in ed ,   h ig h lig h tin g   RF   an d   g r ad ie n b o o s class if ier s   f o r   th eir   ac cu r ac y .   T h u ltima te   en s em b le  m o d el,   co m b in in g   b o o s tin g   m o d els,  d em o n s tr ated   a n   o u ts tan d in g   9 2 . 2 6 ac c u r ac y ,   h i g h lig h tin g   its   ef f icac y   in   ea r ly   C HD  r is k   p r ed ictio n   with   m in i m al  f alse n eg ativ es.   Ku m ar   an d   R ed d y   [ 1 2 ]   d elv in to   d if f er e n ca r d iac   d is ea s es,  h ig h lig h tin g   h ea r f ailu r ( HF) ,   co r o n a r y   a r ter y   d is ea s ( C AD) ,   an d   ca r d io v ascu lar   d is ea s ( C V D ) .   T h p r o p o s ed   d iag n o s tic  s y s tem   u tili ze s   s u p er v is ed   lear n in g ,   s p ec if ic ally   th g r ad ien b o o s tin g   te ch n iq u e,   to   ac cu r ately   d etec HF ,   u tili zin g   th e   C lev elan d   d ataset .   Ach iev in g   an   o u ts tan d in g   9 7 . 1 0 ac cu r a cy ,   th m o d el  p r o v es  ef f ec tiv in   au to m ated   HF   d iag n o s is ,   o u t p er f o r m in g   alter n ativ m eth o d s .   T h em p h a s is   o n   g r ad ie n b o o s tin g   s ig n if ies  s ig n if ican t   ad v an ce m e n t in   h ea r t   d is ea s d etec tio n   tech n iq u es.   Das  et  a l [ 1 3 ]   ad d r ess in g   th e   u r g e n n ee d   f o r   ea r ly   h ea r t   d is ea s d etec tio n ,   th is   s tu d y   u t ilizes  ML   with   f iv b o o s tin g   m eth o d s Ad aBo o s t g r ad ien b o o s tin g XGBo o s t C atB o o s t,   an d   L ig h tGB M   o n   th e   Un iv er s ity   o f   C alif o r n ia,   I r v in ( UC I )   C lev elan d   HD   d a taset.  C o m p ar ativ a n aly s is   d em o n s tr ates  th at   Ad aBo o s t   an d   XGBo o s t   ex c el  with   th h ig h est  ac cu r ac y   ( 9 3 %),   p r ec is io n   ( 0 . 9 4 ) ,   r ec all  ( 0 . 9 3 ) ,   an d     F1 - s co r es  ( 0 . 9 3 ) .   T h ese  r esu l ts   s u r p ass   r ec en en s em b le   te ch n iq u es  a n d   s tack in g   class if ier s   ap p lied   to   th e   s am d ataset.   Sen   an d   Ver m a   [ 1 4 ]   ad v o ca te s   f o r   ad v an ce d   d iag n o s tic  m eth o d s   u s in g   ML .   T h e   p r o p o s al  in tr o d u ce s   s o f v o tin g   m eta - class if ier   co m p o s ed   o f   C atB o o s t L ig h tGB M G au s s ian   n aiv B ay es   ( GNB) RF ,   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   1 5 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   29 - 41   32   XGBo o s t ,   s u r p ass in g   tr ad itio n al  ap p r o ac h es.  C o n d u cted   o n   co m b in e d   UC I   h ea r d is ea s an d   Stat lo g   d ataset,   th ex p er im en y ield s   r em ar k ab le  r esu lts ,   ac h iev in g   9 1 . 8 5 ac cu r ac y   an d   0 . 9 3 4 4   ar ea   u n d e r   th cu r v s co r e   ( AUC) .   T h ese  o u tco m es  s ig n if y   en h a n ce d   d iag n o s tic  ef f icac y   in   p r e d ictin g   h ea r d is ea s e,   s h o wca s in g   th p o ten tial  o f   th p r o p o s ed   m o d el.   Af r ee n   et  a l [ 1 5 ]   u tili ze   ML ,   em p lo y in g   C atB o o s t   an d   L ig h tGB M   m o d els  to   p r ed ict  an d   ca teg o r ize   liv er   d is ea s e,   ad d r ess in g   th i n cr ea s in g   p r ev alen ce   o f   p atien ts   with   d iv er s co m p licatio n s .   I m p lem en tin g   a   g r ad ien b o o s tin g - b ased   class if ier   with   f ea tu r s elec tio n   t h r o u g h   p r ep r o ce s s in g   en h a n ce s   m o d el  ac c u r ac y .   C atB o o s t   ac h iev es  th h ig h est  ac cu r ac y   at  8 6 . 8 %,  wh ile  L ig h tGB M   attain s   8 2 . 6 %,  d em o n s tr atin g   th ei r   ef f icac y   in   ea r l y   id en tific atio n   o f   liv er   d is ea s es f o r   im p r o v ed   p atien t o u tco m es.       3.   RE S E ARCH   D E SI G N   3 . 1 .     M a chine le a rning   cr u cial  ar ea   o f   ar tific ial  in te llig en ce   ( AI )   is   ML   [ 1 6 ] ,   wh ich   en ab les co m p u ter s   to   m ak j u d g m e n ts   an d   lear n   f r o m   d ata  o n   th eir   o wn .   I is   f ast - d ev el o p in g   d is cip lin with   wid r an g o f   ap p licatio n s ,   all  o f   wh ich   ar b asically   b ased   o n   d ata  an aly s is   to   id en tif y   t r en d s   an d   lin k ag es.  ML   e n c o m p ass es  v ar io u s   ap p r o ac h es,  in clu d in g     Su p er v is ed   lear n in g ,   wh er al g o r ith m s   u s lab eled   d ata  f o r   l ea r n in g .     Un s u p er v is ed   lear n in g   f o r   u n c o v er in g   h id d e n   p atter n s   in   u n l ab eled   d ata .     R ein f o r ce m en t le ar n i n g ,   a p p li ed   to   in ter ac tiv s ettin g s .   ML   is   u s ed   i n   s p ee ch   an d   i m ag r ec o g n itio n ,   r ec o m m e n d atio n   s y s tem s ,   au t o n o m o u s   v eh icles,  h ea lth ca r e,   an d   r o b o tics ,   ad v an cin g   co m p u ter   v is io n ,   lan g u ag u n d er s tan d in g ,   an d   r o b o tics .   Data   q u ality ,   m o d el  in ter p r eta b ilit y ,   an d   et h ical  is s u es  ar ch allen g es.  N ev er th eless ,   ML   co n tin u es  to   r esh ap in d u s tr ies,  r ea f f ir m in g   its   p iv o tal  p o s itio n   in   co n tem p o r ar y   tech n o lo g y   an d   AI ,   a n d   h av in g   s ig n if ic an im p ac o n   h o w   we  liv o u r   liv es.     3 . 2 .     M a chine le a rning   a rc hite ct ure   Data   co llectio n   an d   p r e p r o ce s s in g   ar th f ir s s tep s   in   th ML   ar ch itectu r p r o c ess ,   as  s h o wn   in   Fig u r e   1 .   Nex t,   d ep e n d in g   o n   th task   at   h an d ,   a   s u itab le  ML   m o d el   is   ch o s en .   Fo r   th e   p u r p o s es  o f   m o d el  tr ain in g   an d   ev alu atio n ,   th d ata  is   d iv id ed   in to   tr ain in g   an d   v alid atio n   s ets.  W h en   h y p e r p ar am eter   tu n i n g   is   s u cc ess f u in   o p tim izin g   m o d el  p er f o r m an ce ,   th e   m o d el  is   u s ed   to   m ak e   p r e d ictio n s   a b o u th e   r ea w o r ld .   T o   au to m ate  d ec is io n - m ak i n g   an d   p atter n   id en tific atio n   ac r o s s   v ar iety   o f   ap p licatio n s ,   ML   is   p o wer f u to o l.  C o n s tan t m o n ito r in g   an d   i n ter p r etab ilit y   en s u r th e   m o d el  r e m ain s   ef f ec tiv an d   u n d er s tan d ab le.           Fig u r 1 .   Ar c h itectu r o f   ML       3 . 3 .     E ns em ble  lea rning     ML  tech n iq u ter m ed   en s e m b le  lear n in g   [ 1 7 ]   co m b in es th p r ed ictio n s   o f   v ar io u s   s ep a r ate  m o d els  ( co m m o n ly   r ef er r ed   to   as  "b ase  m o d els"  o r   "we ak   lear n er s ")   in   o r d er   to   en h an ce   o v er all  p r ed ictiv e   p er f o r m an ce .   T h th e o r y   b e h i n d   en s em b le  lear n in g   is   th at  b y   co m b in in g   th ad v an ta g es  o f   v ar io u s   m o d els,  it  ca n   less en   th e   d r aw b ac k s   o f   ea ch   m o d el   s ep ar ately   an d   g en er ate  p r ed ictio n s   th at  a r e   m o r e   r eliab le   an d   ac cu r ate.   T h er ar s ev e r al  en s em b le  lear n in g   m o d els  av ailab le,   s u ch   as  b ag g in g ,   b o o s tin g ,   v o tin g ,   an d   s tack in g .   T h is   wo r k   h as im p le m en ted   v o tin g   an d   b o o s tin g   m o d el  with   th b est esti m ato r ,   wh ich   ar d escr ib e   as f o llo ws .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       E n h a n ci n g   s leep   d is o r d er d ia g n o s is   th r o u g h   e n s emb le  ML   mo d els:  … ( S a tya p r a ka s h   S w a in )   33   4.   M E T H O DO L O G   4 . 1 .     F l o o f   wo r k     Fig u r e   2   s h o w s   th p r o p o s ed   wo r k   m o d el  to   ac h iev th tar g et.   T h r aw  d ataset  is   p r ep r o ce s s ed   b y   u s in g   d if f e r en s tatis tical  m eth o d s   lik m ea n ,   m o d e ,   an d   m ed ian   to   r ed u ce   em p ty ,   n u ll ,   o r   ir r elev an d ata   item s   in   th d ataset.   T h en   PC tech n iq u es   is   u s ed   to   r ed u c th d im en s io n   o f   t h d atase t.  7 0 d ata  in   t h e   d ataset  is   u s ed   f o r   m ac h in tr a in in g ,   2 0 is   f o r   test in g ,   an d   1 0 is   u s ed   f o r   v alid atio n   wo r k .   Fo u r   b ase - lev el  ML   v o tin g   m o d els  wer u s ed   f o r   tr ain i n g   p u r p o s an d   f iv e   ty p b o o s tin g   m o d els  we r u s ed   to   en h an ce   th e   ac cu r ac y   r esu lts   o f   t h b ase  v o tin g   m o d els.            Fig u r 2 .   Pro p o s ed   m o d el  o f   wo r k       4 . 2 .     Da t a s et   4 . 2 . 1 .   Da t a   co llect io n   r ea tim d ata  is   g ath er ed   f r o m   4 0 0   p atien ts   to   cr ea te   co m p lete  d ataset.   T h is   wo r k   d ataset  co n tain s   wid r an g o f   p ati en t - r elate d   d ata  th at  was  g ath er ed   u s in g   b o t h   m o d e r n   I o T   d ev ices  an d   m an u a l   r ec o r d in g   tech n iq u es.  T h d at aset  in clu d es  cr u cial  d em o g r a p h ic  in f o r m atio n   lik g en d er   an d   ag e ,   as  well  a s   im p o r tan h ea lth - r elate d   f ac to r s   lik s leep   d u r atio n   an d   q u ality ,   p h y s ical  ac tiv ity   lev els,   s tr ess   lev els,  b o d y   m ass   in d ex   ( B MI )   ca te g o r y ,   b lo o d   p r ess u r e,   a n d   h ea r r ate.   T h i n co r p o r atio n   o f   I o T   d e v ices  im p r o v e d   th e   ac cu r ac y   a n d   b r ea d th   o f   o u r   r esear ch   f in d in g s   b y   en ab lin g   u s   to   ac q u ir e   p r ec is an d   r ea l - tim m ea s u r em en ts .   W ith   th u s o f   th is   co m p r eh en s iv d ataset,   wh ich   s er v es   as  th b asi s   f o r   o u r   r esear ch ,   we  wer ab le  to   ex am in an d   ev alu ate  n u m er o u s   f ac ets  o f   p atien h ea lth   an d   well - b ein g   an d   o f f er   in s ig h tf u co n tr ib u tio n s   to   th f ield s   o f   m e d icin an d   h ea lth ca r e.     4 . 2 . 2 .   Da t a s et   cle a nin g   T h er is   ch an ce   o f   ir r ele v a n d ata  in   th r aw  d ataset ,   wh ich   m ay   ca u s wr o n g   m ac h i n tr ain in g .   Dif f er en t   s tatis tical  m eth o d s   l ik m ea n ,   m o d e ,   an d   m ed ian   ar u s ed   to   clea n   th d ataset .   T h ese  tech n iq u es   h elp   to   r e d u ce   v al u es lik em p ty   ce lls ,   g ar b ag v alu e s ,   an d   n o n - r elate d   v alu es.     4 . 2 . 3 .   P rincipa co m po nent  a na ly s is     d im en s io n ality   r e d u ctio n   te ch n iq u e   u s ed   in   b o th   d ata  a n a ly s is   an d   ML   is   PC [ 1 8 ] .   I ts   m ain   g o al  is   to   p r eser v e   th m o s im p o r tan in f o r m atio n   wh ile  r e d u c in g   th e   co m p lex ity   p r esen in   h ig h - d im en s io n al   d atasets .   So m co m m o n   s ig n i f ican ce s   o f   PC ar ap p lied   o v er   o u r   c o llected   d ataset ,   s u ch   as:  d im en s io n ality   r ed u ctio n ,   v is u aliza tio n ,   n o is r ed u ctio n ,   f ea tu r e   en g i n ee r in g ,   m u lti - co l lin ea r ity   m itig atio n ,   d ata  co m p r ess io n ,   an d   an o m aly   d etec tio n .   u s ef u m eth o d   with   m a n y   a p p licatio n s   in   n u m er o u s   s tu d y   d o m ain s   is   PC A.   I is   cr u ci al  to o f o r   d er iv in g   v alu ab le  in s ig h ts   f r o m   co m p licated   d atasets   b ec au s o f   its   ca p ac ity   to   r ed u ce   d im en s io n ality ,   in cr ea s v is u aliza tio n ,   an d   i m p r o v e   d ata  q u ality .   I en a b les  th em   to   d etec h id d en   p atter n s ,   f ilter   o u t   b ac k g r o u n d   n o is e ,   an d   o p tim ize  s u b s eq u en s tep s .   Fig u r e   3   d is p lay s   g r ap h ic  d e p ictio n   o f   o u r   o b tain e d   d ataset  af ter   PC was a p p lied   to   it.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   1 5 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   29 - 41   34       Fig u r 3 .   Gr a p h ical  r ep r esen tatio n   o f   PC o v er   c o llected   d at aset       5.   SI M UL A T I O A ND  RE SU L T   AN AL Y SI S   5 . 1 .     B a s e   mo del    B ase  m o d el  ( v o tin g )   class if ier s   [ 1 9 ] [ 2 3 ]   ar ML   m o d els  th at  an ticip ate  an   o u tp u t b ased   o n   th class   th at  h as  th h ig h est  p o s s ib ilit y   o f   b ein g   th o u tp u t ,   as  s h o wn   in   Fig u r e   4 .   T h ese  ar g a th er ed   ex p e r tis b y   tr ain in g   o n   c o llectio n   o f   v ar io u s   m o d els.  I s im p ly   av e r ag es  th o u tco m es  o f   ea c h   class if ier   th at  wa s   s u b m itted   in to   th v o tin g   class if ier   in   o r d e r   to   f o r ec ast th o u tp u t c lass   b ased   o n   th h ig h est   m ajo r ity   o f   v o tes.  I n s tead   o f   cr ea tin g   in d iv id u al   s p ec ialized   m o d els  an d   ev al u atin g   th ei r   co r r ec tn ess ,   th e   id ea   is   to   d ev elo p   a   s in g le  m o d el   th at   lear n s   f r o m   m u ltip le  m o d els  an d   p r ed icts   o u tp u t   b ased   o n   th e   ag g r eg ate   m ajo r ity   o f   v o tin g   f o r   ea ch   o u tp u class   [ 3 ] ,   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] .   T h f i n al  p r e d ictio n   “y ”  is   d eter m in ed   b y   co u n tin g   t h v o tes  f r o m   ea ch   b ase  m o d el   as in   ( 1 ) .       =       ( 1   [ ( ) ] = 1 )   ( 1 )     L et  N   i s   n u m b er   o f   b ase  m o d els,  h i( x)   be   th p r ed ictio n   m a d b y   th ith   b ase  m o d el  f o r   in p u x an d   y   b th e   f in al  en s em b le  p r e d ictio n .           Fig u r 4 .   Vo tin g   m o d el  m ad u s in g   4   d if f er en m l m o d els       H e r e ,   f o u r   ML   m o d e l s   l ik D T ,   S V M ,   N B ,   a n d   R F   a r e   s e l e c t e d   f o r   e n s em b l l e ar n in g   v o t i n g     m o d e l   c r e a t i o n :   i)   DT tr ee - lik s tr u ctu r ca lle d   d ec is io n   tr ee   is   em p lo y ed   f o r   class if icatio n   an d   r eg r ess io n   ap p licatio n s .   I n   o r d er   to   d ec id e   o r   p r e d ict  s o m eth in g ,   it   d iv id es   th d ata   in to   b r an c h es  d e p en d in g   o n   f ea tu r v al u es.  E v er y   n o d e   an d   b r a n ch   i n   t h tr ee   in d icate s   d if f er e n f e atu r es  an d   o p tio n s ,   r esp ec tiv ely .   DT s   ar e   r en o wn ed   f o r   b ein g   ea s y   to   u n d er s tan d   an d   co m p r eh en d .   ii)   SVM:  p o ten t c lass if ier   th at  l o ca tes a  h y p er p lan i n   h ig h - d i m en s io n al  s p ac to   d iv id v a r io u s   class es.  I t   is   ef f icien f o r   b o th   lin ea r   a n d   n o n - lin ea r   class if icatio n   jo b s   s in ce   it  s ee k s   to   m a x im is th m ar g i n   b etwe en   class es.  SVM  i s   r en o wn ed   f o r   its   d ep en d a b ilit y   an d   ad ap tab ilit y .   iii)   NB b ased   o n   B ay es'   th eo r em ,   NB   is   p r o b a b ilis tic  clas s if icatio n   alg o r ith m .   C alcu latio n s   ar m ad e   s im p ler   b y   th e   ass u m p tio n   th at  ch ar ac ter is tics   ar in d ep e n d en t.  NB   is   well - r en o wn ed   f o r   b ein g   q u ick   an d   ef f ec tiv e   an d   is   f r e q u en tly   u s ed   in   tex t c lass if icatio n   an d   s p am   d etec tio n .   iv )   R F:  a   g r o u p   o f   DT s   is   ca lled   r an d o m .   T o   less en   o v e r f itti n g   an d   in c r ea s p r ed ictio n   ac cu r ac y ,   it  m ix es  th p r ed ictio n s   o f   v ar io u s   tr e es.  Sin ce   R is   s o   r esil ien a n d   ad a p tab le,   it  ca n   b u s ed   f o r   v ar iety   o f   class if icatio n   an d   r eg r ess io n   a p p licatio n s .   I t is r en o w n ed   f o r   h an d lin g   in tr icate   d ata  r elatio n s h ip s   well.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       E n h a n ci n g   s leep   d is o r d er d ia g n o s is   th r o u g h   e n s emb le  ML   mo d els:  … ( S a tya p r a ka s h   S w a in )   35   Her e ,   th m ain   d ataset ,   wh ich   co n tain s   4 0 0   s am p les ,   is   d iv id ed   in to   4   eq u al  n u m b e r s   o f   in s tan ce s ,   an d   ap p l y   v o tin g   m o d el  is   ap p lied   o n   ea ch   i n s tan ce .   B ased   o n   th tak en   d ataset  an d   its   Py th o n   s im u latio n ,   it  is   clea r ly   s ee n   th at  R g iv es  th b est  ac cu r ac y   am o n g   th e   o t h er   th r ee   m o d els ,   wh ic h   is   s h o wn   in   T a b le  1   a n d   its   g r ap h ical  r ep r esen tatio n   in   Fig u r 5 .   T h en ,   th co m p a r is o n s   b etwe en   f o u r   m o d els  ar p r o v id e d   b y   tak in g   th p ar am eter s   lik MA E ,   R M SE,   R AE ,   an d   R R SE  f o r   b etter   u n d e r s tan d in g .       T ab le  1 .   Acc u r ac y   tab le  o f   v o tin g   m o d el  o f   DT ,   SVM,   NB ,   an d   R F o v er   4   eq u al ly   d iv id e d   d atasets   D a t a s e t   i n st a n c e   S V M   DT   NB   RF   1 - 1 0 0   9 0 . 2   9 2 . 3 9   8 8 . 0 4   8 9 . 1 3   1 0 0 - 200   8 8 . 0 9   8 6 . 9   8 5 . 7   9 0 . 4 7   2 0 0 - 300   88   85   85   92   3 0 0 - 400   9 1 . 8 3   9 1 . 8 3   9 0 . 8 1   9 2 . 8 5           Fig u r 5 .   Gr a p h ical  r ep r esen tatio n   o f   ac c u r ac y   o f   DT ,   SVM,   NB ,   an d   R F       5 . 1 . 1 .   M ea a bs o lute   er ro   T h av er a g s ize  o f   t h er r o r s   b etwe en   th ex p e cted   an d   a ctu al  v alu es  is   m ea s u r ed   s tatis tically   as   MA E .   T h p er f o r m an ce   o f   ML   m o d els  is   ev alu ated   u s in g   th MA E ,   p o p u lar   m ea s u r o f   f o r ec ast  er r o r   in   tim s er ies  r esear ch .   I is   p ar ticu lar ly   h el p f u l   in d icato r   f o r   ass ess in g   co n tin u o u s   v alu e   p r ed ictio n   m o d els.  T h MA E   v alu p r esen ted   i n   T ab le  2   a n d   th e   g r ap h ic  r ep r esen tatio n   in   Fig u r 6   w h en   ev alu atin g   th e   p er f o r m an ce   o f   o u r   m o d el.   T h f o r m u la  f o r   MA E   is   ( 2 ) .     = ( 1 / )   ( = 1      )   | ŷ |   ( 2 )     W h er n   is   s am p le  s ize,     is   ac tu al  v alu at  o b s er v atio n   i ,   an d   ŷ   is   th p r ed icted   v alu at  o b s er v atio n   i .       T ab le  2 .   MA E   v al u o f   v o tin g   m o d el  o f   DT ,   SVM,   NB ,   an d   R F   D a t a s e t   i n st a n c e   S V M   DT   NB   RF   1 - 1 0 0   0 . 0 6   0 . 1   0 . 0 8   0 . 0 9   1 0 0 - 200   0 . 0 7   0 . 1 4   0 . 0 9   0 . 0 9   2 0 0 - 300   0 . 0 8   0 . 1 9   0 . 0 9   0 . 0 7   3 0 0 - 400   0 . 0 5   0 . 1 5   0 . 0 6   0 . 0 6           Fig u r 6 .   Gr a p h ical  r ep r esen tatio n   o f   MA E   d ata  o v e r   DT ,   S VM ,   NB ,   an d   R F   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   1 5 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   29 - 41   36   5 . 1 . 2 .     Ro o t   m e a n sq ua re d e r ro   T h s tatis tical  m ea s u r em en o f   th d is cr ep a n cy   b etwe en   ex p ec ted   an d   ac t u al  v alu es  is   ca lled   R MSE .   I is   ca lcu lated   b y   u s in g   th MSE   s q u ar r o o t   as  in   ( 3 ) .   I n   m o d el  p er f o r m an ce   ev alu atio n ,   th e   R MSE   v alu is   s h o wn   in   T ab le  3 ,   an d   g r ap h ical  r ep r esen tatio n   is   s h o wn   in   Fig u r 7 .       = (  )   ( 3 )       T ab le  3 .   R MSE   v alu o f   v o tin g   m o d el  o f   DT ,   SVM,   NB ,   an d   R F   D a t a s e t   i n st a n c e   S V M   DT   NB   RF   1 - 1 0 0   0 . 2 5   0 . 2   0 . 2 7   0 . 2 3   1 0 0 - 200   0 . 2 8   0 . 2   0 . 2 9   0 . 2 5   2 0 0 - 300   0 . 2 8   0 . 2 9   0 . 3   0 . 2 1   3 0 0 - 400   0 . 2 3   0 . 2 4   0 . 2 4   0 . 2           Fig u r 7 .   Gr a p h ical  r ep r esen tatio n   o f   R MSE   d ata  o v er   DT ,   S VM ,   NB ,   an d   R m o d el s       5 . 1 . 3 .   Rela t iv a bs o lute   er ro   s tati s tical  in d icato r   o f   p r ed ictio n ' s   ac cu r ac y   in   r elatio n   to   th ac tu al  v alu is   th R AE .     B y   d iv id in g   th ab s o lu te  er r o r   b y   th tr u v alu e,   it  is   ca lcu lated .   T h f o r m u la  f o r   R AE   is   ( 4 ) .   Fo r   o u r   m o d el  p er f o r m an ce   ev alu atio n ,   th e   R AE   v alu is   s h o wn   in   T ab le  4 ,   an d   g r ap h ical  r e p r esen tatio n   is   s h o w n     in   Fig u r 8 .      = | ( ŷ ) | /   ( 4 )     W h er   is   th ac tu al  v alu at  o b s er v atio n   i ŷ   is   th p r ed icted   v alu at  o b s er v atio n   i .       T ab le  4 .   R AE   v alu o f   v o tin g   m o d el  DT ,   SVM,   NB ,   an d   R F   D a t a s e t   i n st a n c e   S V M   DT   NB   RF   1 - 1 0 0   3 6 . 6 1   5 8 . 2   48   5 1 . 5 1   1 0 0 - 200   5 0 . 6   9 5 . 5   6 0 . 4 6   6 1 . 8   2 0 0 - 300   2 1 . 4   5 2 . 5 3   2 6 . 1 9   2 1 . 1 4   3 0 0 - 400   1 4 . 4   4 2 . 0 5   1 6 . 2 5   1 7 . 4 7           Fig u r 8 .   Gr a p h ical  r ep r esen tatio n   o f   R AE   v alu o v er   DT ,   SVM,   NB ,   an d   R m o d el s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       E n h a n ci n g   s leep   d is o r d er d ia g n o s is   th r o u g h   e n s emb le  ML   mo d els:  … ( S a tya p r a ka s h   S w a in )   37   5 . 1 . 4 .   Ro o t   re la t iv s qu a re d e rr o   s tatis tica in d icato r   o f   p r e d ictio n ' s   ac cu r ac y   in   r elatio n   t o   th m ea n   v al u o f   th ac t u al  d ata  is   th e   R R SE.   I is   ca lcu lated   b y   d iv i d in g   th ac tu al  d ata' s   m ea n   v alu b y   th R MSE .   T h f o r m u l f o r   R R SE  is   ( 5 ) .   I n   o u r   m o d el  p er f o r m a n ce   ev alu atio n ,   th R R SE  v alu s h o wn   in   T ab le  5   an d   its   g r ap h ic al  r ep r esen tatio n   ar e   s h o wn   in   Fig u r 9 .      =   /    (        )   ( 5 )       T ab le  5 .   R R SE  v alu o f   v o tin g   m o d el  o v er   DT ,   SVM,   NB ,   an d   R F   D a t a s e t   i n st a n c e   S V M   DT   NB   RF   1 - 1 0 0   8 7 . 7   7 3 . 7   9 5 . 4 4   8 2 . 4 2   1 0 0 - 200   1 0 3 . 7   1 0 2 . 6 6   1 0 9 . 3 1   9 2 . 6 2   2 0 0 - 300   6 5 . 5 9   6 9 . 3 8   7 1 . 8 1   4 9 . 4 8   3 0 0 - 400   5 3 . 8 7   5 7 . 5 1   5 6 . 7   4 7 . 3 6           Fig u r 9 .   Gr a p h ical  r ep r esen tatio n   o f   R R SE  v alu o v e r   DT ,   SVM,   NB ,   an d   R m o d el s       5 . 2 .     B o o s t ing   m o del    B o o s t i n g   i s   w e l l - k n o w n   en s e m b l ML   te c h n i q u t h a c r e a t e s   r o b u s t   l e ar n e r   b y   c o m b i n in g   p r ed i c t i o n s   f r o m   s e v er a w e ak   le a r n e r s ,   f r eq u en t l y   DT s   o r   s h a l l o m o d e l s .   I t s   m a i n   g o a i s   t o   i n c r e a s e   m o d e l   ac c u r a c y   b y   g iv i n g   c as e s   t h a w e r p r ev i o u s l y   e r r o n e o u s l y   c l a s s i f i e d   m o r e   w e ig h t .   T h ap p r o a ch   i s   d e v e lo p e d   in   i t e r a t iv e   s t ep s ,   w i t h   a   s t r o n g   e m p h a s i s   o n   co r r ec t i n g   t h e   m i s t a k e s   m a d e   b y   e ar l i e r   m o d e l s ,     a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 0 .   I ts   ch ar ac ter is tics   in clu d ad ap tab ilit y ,   s eq u en tial  b u ild in g ,   th elim in atio n   o f   b ias,  an d   v u ln er ab ilit y   to   p o ten tial  o v er - f itti n g   in   v a r ian ce   f in d in g .   T o   r ed u ce   th e   r is k   o f   o v er - f itti n g ,   m eth o d s   lik ea r ly   s to p p in g   an d   r estrictin g   th d ep t h   o f   p o o r   lear n er s   ar f r eq u e n tly   u s ed .   Her e,   we  o b s er v e d   th at  R d eliv er s   th b est  p r ed ictio n   ac c u r ac y   w h en   co m p ar ed   to   o th er   m o d els  b y   u s in g   DT ,   SVM ,   an d   NB .   I n   o r d er   to   co m p ar e,   we   u s v ar io u s   b o o s tin g   m o d els,  s u ch   as  Ad aBo o s t g r ad ien b o o s tin g ,   XGBo o s t L ig h tGB M ,   an d   C atB o o s t   f o r   p r ed ictio n   o v er   th d ataset.   Af ter   ap p ly in g   s ev e r al  b o o s t in g   m o d els  o v e r   R F,  we  f o u n d   th p r ed ictio n   ac cu r ac y ,   w h ich   is   s to r e d   in   T ab le  6 ,   an d   its   g r ap h ical  r ep r esen tatio n   is   s h o wn   i n   F ig u r 1 1 .   T a b le  7   h ig h lig h ts   th in n o v atio n s   an d   en h an ce m e n ts   m ad in   th is   r esear ch   an d   o f f e r s   clea r   co m p ar is o n   b etwe en   th is   wo r k   an d   t h ex is tin g   r ela ted   wo r k s .           Fig u r 1 0 .   B o o s tin g   m o d el  ar c h itectu r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   1 5 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   29 - 41   38   T ab le  6 .   Acc u r ac y   tab le  a f ter   ap p ly in g   b o o s tin g   m o d els o v e r   RF   M o d e l s   A c c u r a c y   ( %)   A d a B o o st   9 0 . 5 6   G r a d i e n t   b o o s t   9 6 . 0 1   X G B o o st   9 2 . 4 7   C a t B o o s t   9 0 . 5 6   Li g h t G B M   8 5 . 2 0           Fig u r 1 1 .   Gr ap h ical  r e p r esen t atio n   ac cu r ac y   o f   b o o s tin g   m o d els       T ab le  7 .   C o m p a r is o n s   b etwe en   th is   wo r k   with   ex is tin g   w o r k s   S t u d y   H e a l t h   c o n d i t i o n   M e t h o d o l o g y   D a t a s e t   A c c u r a c y   ( %)   N o t a b l e   f i n d i n g s   K o r k a l a i n e n   e t   a l [ 3 ]   O S A   DL   a n d   d i v e r se  e p o c h   d u r a t i o n s   4 4 6   O S A   p a t i e n t s   N / A   R e v e a l e d   u n d e r e s t i mat i o n   o f   sl e e p   f r a g me n t a t i o n   i n   s e v e r e   O S A   a n d   e mp h a s i z i n g   t h e   n e e d   f o r   d e t a i l e d   sl e e p   a r c h i t e c t u r e   a n a l y si s .   K u o   a n d   C h e n   [ 5 ]   I n so mn i a   S V M   a n d   R C M S a n a l y si s   3 2   su b j e c t s   8 9 . 3 1   U t i l i z e si n g l e - c h a n n e l   sl e e p   EO G   f o r   sh o r t - d u r a t i o n   i n s o m n i a   d e t e c t i o n   a n d   su i t a b l e   f o r   p o r t a b l e   P S G   sy st e ms.   Zu l f i k e r     e t   a l [ 7 ]   I n so mn i a   M u l t i l a y e r   st a c k i n g   m o d e l   a n d   P C A   S o c i o - d e m o g r a p h i c   d a t a se t   8 8 . 6 0   En se mb l e   m o d e l   s u r p a sses   l e a d i n g   c l a ssi f i e r s   a n d   p r o v i d i n g   su p e r i o r   p e r f o r m a n c e   i n   p r e d i c t i n g   i n s o m n i a   b a s e d   o n   s o c i o - d e m o g r a p h i c   f a c t o r s.   A l g h w i r i     e t   a l [ 8 ]   S l e e p   q u a l i t y   Lo g i s t i c   r e g r e ssi o n   a n d   RF   1 , 6 0 0   u n i v e r s i t y   st u d e n t s   74   I d e n t i f i e d   k e y   f a c t o r a f f e c t i n g   sl e e p   q u a l i t y ,   w i t h   RF   s h o w i n g   t h e   h i g h e st   p r e d i c t i o n   a c c u r a c y .   Th i s   st u d y     S l e e p   d i s o r d e r   S t a t i st i c a l   met h o d s   f o r   d a t a   c l e a n i n g ,   P C A ,   B a se   ML   m o d e l s ,   a n d   M L   b o o s t i n g   mo d e l s   R e a l - t i me  d a t a se t   o f   4 0 0   p a t i e n t   9 6 . 0 1   N o v e l   i n t e g r a t i o n   o f   v a r i o u M L   t e c h n i q u e f o r   e n h a n c e d   d i a g n o st i c   a c c u r a c y   o n   s l e e p   d i s o r d e r   p r e d i c t i o n ,   w i t h   a   f o c u s   o n   e a r l y   a n d   r e l i a b l e   d e t e c t i o n .       6.   CO NCLU SI O   I n   o r d er   to   tack le  th e   d if f icu lt  task   o f   d etec tin g   s leep in g   d is o r d er s ,   th is   s tu d y   h as  ef f ec tiv el y   ap p lie d   en s em b le  lear n in g   alg o r ith m s ,   s p ec if ically   v o tin g   an d   b o o s tin g ,   o n   th d ata  d ataset  g ath e r ed   b y   I o T   s en s o r s   an d   m an u ally .   T h s tr ateg y   o f   th is   s tu d y   in v o lv ed   co m b in in g   f o u r   d if f er en b ase  m o d els  in to   v o tin g   en s em b le:  DT ,   SVM,   N B ,   a n d   R F.  Usi n g   d ataset   m ad u p   o f   4 0 0   p atien r ec o r d s ,   th ese  b ase  m o d els  d em o n s tr ated   ef f icien cy   in   im p r o v in g   th p r e d ictab ilit y   o f   s leep in g   d is o r d er s .   T h boo s tin g   ap p r o ac h ,   wh ich   b u ilt  o n   th ad v a n tag es  o f   th b ase  m o d els  an d   ad d ed   f i v e   b o o s tin g - lear n e r s :   Ad aBo o s t g r ad ien b o o s tin g XGBo o s t L ig h tGB M ,   an d   C a tB o o s t ,   was  r esp o n s ib le  f o r   t h r ea b r ea k th r o u g h .   Gr ad ien t   b o o s tin g   ex ce lled   am o n g   th e m ,   attain in g   r e m ar k ab le  ac cu r ac y   r ate  o f   9 6 . 0 1 %,  d em o n s tr atin g   t h ca p ab ilit y   o f   b o o s tin g   to   en h an ce   m o d el   p er f o r m a n ce .   Fu tu r r esear ch   h as  n u m b er   o f   p o ten tial  d ir ec tio n s ,   t o   b e   s u r e.   M o d el  r o b u s tn ess   m ay   b im p r o v ed   b y   en lar g in g   th d ataset  an d   a d d in g   n ew  ch ar ac ter is tics ,   lik s leep   p atter n s   an d   life s ty le  v ar iab les.  T h e   ac cu r ac y   o f   p r e d ictio n s   m a y   b e   f u r th er   im p r o v e d   b y   i n v esti g atin g   cu ttin g - ed g DL   ar ch itectu r es to   r ep lace   t h n e u r al  n etwo r k   co m p o n e n t.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.