فصلنامه علمی کارافن

فصلنامه علمی کارافن

بهبود الگوریتم بهینه سازی چیتا و ترکیب آن با شبکه عصبی کانولوشن جهت استخراج بهینه هایپرپارامترها با هدف تشخیص بهتر بیماران دیابتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان
گروه علمی مهندسی کامپیوتر، واحد خورموج، دانشگاه آزاد اسلامی، خورموج، ایران
10.48301/kssa.2026.579321.3431
چکیده
دیابت یک اختلال متابولیک مزمن است که تشخیص زودهنگام آن در پیشگیری از عوارض جدی و بهبود تصمیم‌گیری درمانی اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، چارچوبی ترکیبی مبتنی بر یادگیری عمیق با عنوان ICHOA-CNN ارائه شده است که از الگوریتم بهینه‌سازی چیتای بهبودیافته برای تنظیم خودکار هایپرپارامترهای شبکه عصبی کانولوشنی یک‌بعدی استفاده می‌کند. هدف این رویکرد، بهبود جست‌وجو در فضای هایپرپارامترها، استخراج مؤثر الگوهای غیرخطی از داده‌های جدولی PIMA و ارتقای عملکرد تشخیص دیابت است. برای ارزیابی منصفانه، داده‌ها به‌صورت طبقه‌بندی‌شده به مجموعه آموزش/اعتبارسنجی و مجموعه آزمون مستقل تقسیم شدند؛ بهینه‌سازی مدل با اعتبارسنجی متقابل ۱۰‌بخشی بر روی داده‌های آموزش/اعتبارسنجی انجام گرفت و ارزیابی نهایی تنها بر پایه مجموعه آزمون مستقل صورت پذیرفت. عملکرد روش پیشنهادی در مقایسه با CNN پایه، PSO-CNN، CHOA-CNN و روش‌های کلاسیک SVM، MLP و XGBoost بررسی شد. نتایج نشان داد که ICHOA-CNN با دستیابی به Accuracy برابر 0.994، Precision برابر 0.981، Recall برابر 1.000 و F1-score برابر 0.991، از تمامی روش‌های مقایسه‌شده عملکرد بهتری دارد. همچنین، مقدار AUC برابر با 0.9896 در مجموعه آزمون مستقل و نتایج آزمون‌های آماری زوجی مبتنی بر اعتبارسنجی متقابل ۱۰بخشی، پایداری و برتری آماری عملکرد مدل پیشنهادی را تأیید می‌کنند. این چارچوب می‌تواند به‌عنوان رویکردی مؤثر برای توسعه سامانه‌های هوشمند غربالگری و پشتیبان تصمیم در تشخیص دیابت مطرح شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

An Enhanced Cheetah Optimization Algorithm Integrated with a Convolutional Neural Network for Optimal Hyperparameter Tuning in Diabetic Patient Diagnosis

نویسندگان English

Hassan Ghaedi
mahmoud na,meh
Department of Computer Engineering, Khorm.C., Islamic Azad University, Khormoj, Iran
چکیده English

Diabetes is a chronic metabolic disorder for which early diagnosis is highly important in preventing serious complications and improving clinical decision-making. In this study, a hybrid deep learning framework, termed ICHOA-CNN, is proposed, in which an improved cheetah optimization algorithm is employed to automatically optimize the hyperparameters of a one-dimensional convolutional neural network (1D-CNN). The proposed approach aims to enhance the search process in the hyperparameter space, effectively extract nonlinear patterns from the tabular PIMA dataset, and improve diabetes diagnosis performance. For a fair evaluation, the dataset was stratified and divided into training/validation and independent test sets; model optimization was conducted using 10-fold cross-validation on the training/validation set, while final evaluation was performed solely on the independent test set. The proposed method was compared with the baseline CNN, PSO-CNN, CHOA-CNN, and conventional machine learning methods, including SVM, MLP, and XGBoost. The results demonstrated that ICHOA-CNN outperformed all compared methods, achieving an accuracy of 0.994, a precision of 0.981, a recall of 1.000, and an F1-score of 0.991. Moreover, an AUC of 0.9896 and the results of paired statistical tests with p<0.001confirmed the stability and statistical superiority of the proposed model. This framework can be considered an effective approach for developing intelligent screening and clinical decision-support systems for diabetes diagnosis.

کلیدواژه‌ها English

Diabetes
Deep Learning
Convolutional Neural Network
Hyper-parameter Tuning
Cheetah Optimization Algorithm

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 29 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 15 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 09 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 29 شهریور 1405