Unsupervised Text Topic-Related Gene Extraction for Large Unbalanced Datasets

There is a common notion that traditional unsupervised feature extraction algorithms follow the assumption that the distribution of the different clusters in a dataset is balanced. However, feature selection is guided by the calculation of similarities among features when topic keywords are extracted from a large number of unmarked, unbalanced text datasets. As a result, the selected features cannot truly reflect the information of the original data set, which thus affects the subsequent performance of classifiers. To solve this problem, a new method of extracting unsupervised text topic-related genes is proposed in this paper. Firstly, a sample cluster group is obtained by factor analysis and a density peak algorithm, based on which the dataset is marked. Then, considering the influence of the unbalanced distribution of sample clusters on feature selection, the CHI statistical matrix feature selection method, which combines average local density and information entropy together, is used to strengthen the features of low-density small-sample clusters. Finally, a related gene extraction method based on the exploration of high-order relevance in multidimensional statistical data is described, which uses independent component analysis to enhance the generalisability of the selected features. In this way, unsupervised text topic-related genes can be extracted from large unbalanced datasets. The results of experiments suggest that the proposed method of extracting unsupervised text topic-related genes is better than existing methods in extracting text subject terms from low-density small-sample clusters, and has higher prematurity and feature dimension-reduction ability

Ecological risk assessment based on land cover change: A case of Zanzibar-Tanzania, 2003-2027

Dissertation submitted in partial fulfilment of the requirements for the degree of Master of Science in Geospatial TechnologiesLand use under improper land management is a major challenge in sub-Saharan Africa, and this has drastically affected ecological security. Addressing environmental impacts related to this major challenge requires faster and more efficient planning strategies that are based on measured information on land-use patterns. This study was employed to access the ecological risk index of Zanzibar using land cover change. We first employed Random Forest classifier to classify three Landsat images of Zanzibar for the year 2003, 2009 and 2018. And then the land change modeler was employed to simulate the land cover for Zanzibar City up to 2027 from land-use maps of 2009 and 2018 under business-as-usual and other two alternative scenarios (conservation and extreme scenario). Next, the ecological risk index of Zanzibar for each land cover was assessed based on the theories of landscape ecology and ecological risk model. The results show that the built-up areas and farmland of Zanzibar island have been increased constantly, while the natural grassland and forest cover were shrinking. The forest, agricultural and grassland have been highly fragmented into several small patches relative to the decrease in their patch areas. On the other hand, the ecological risk index of Zanzibar island has appeared to increase at a constant rate and if the current trend continues this index will increase by up to 8.9% in 2027. In comparing the three future scenarios the results show that the ERI for the conservation scenario will increase by only 4.6% which is at least 1.6% less compared to 6.2% of the business as usual, while the extreme scenario will provide a high increase of ERI of up to 8.9%. This study will help authorities to understand ecological processes and land use dynamics of various land cover classes, along with preventing unmanaged growth and haphazard development of informal housing and infrastructure

Modélisation des informations et extraction des connaissances pour la gestion des crises

L’essor des technologies émergentes de collecte de données offre des opportunités nouvelles pour diverses disciplines scientifiques. L’informatique est appelé à jouer sa partition par le développement de techniques d’analyse intelligente des données pour apporter un certain éclairage dans la résolution de problèmes complexes. Le contenu de ce mémoire de recherche doctorale s’inscrit dans la problématique générale de l’extraction des connaissances à partir de données par les techniques informatiques. Ce travail de thèse s’intéresse dans un premier temps à la problématique de la modélisation des informations pour la gestion de crise nécessitant des prises en charge médicale, à l’aide d’une collaboration des applications informatiques de la télémédecine. Nous avons proposé une méthodologie de gestion d’une crise à distance en trois étapes. Elle est principalement axée sur la collaboration des actes de télémédecine (Téléconsultation, Téléexpertise, Télésurveillance, Téléassistance, et la Régulation médicale), de la phase de transport des victimes à la phase de traitements médicaux dans et/ou entre les structures de santé. Cette méthodologie permet non seulement de mettre à la disposition des gestionnaires de crise un système d'aide à la décision informatisé, mais aussi de minimiser les coûts financiers et réduire le temps de réponse des secours à travers une gestion organisée de la crise. Dans un deuxième temps, nous avons étudié en détail l’extraction de la connaissance à l’aide des techniques de data mining sur les images satellitaires afin de découvrir des zones à risques d’épidémie, dont l’étude de cas a porté sur l’épidémie de choléra dans la région de Mopti, au Mali. Ainsi, une méthodologie de six phases a été présentée en mettant en relation les données collectées sur le terrain et les données satellitaires pour prévenir et surveiller plus efficacement les crises d’épidémie. Les résultats nous indiquent qu’à 66% le taux de contamination est lié au fleuve Niger, en plus de certains facteurs sociétaux comme le jet des ordures en période hivernale. Par conséquent, nous avons pu établir le lien entre l’épidémie et son environnement d’évolution, ce qui permettra aux décideurs de mieux gérer une éventuelle crise d’épidémie. Et enfin, en dernier lieu, pendant une situation de crise d’épidémie, nous nous sommes focalisés sur l’analyse médicale, plus précisément par l’usage des microscopes portables afin de confirmer ou non la présence des agents pathogènes dans les prélèvements des cas suspects. Pour ce faire, nous avons présenté une méthodologie de six phases, basée sur les techniques du deep learning notamment l’une des techniques des réseaux de neurones convolutifs, l’apprentissage par transfert qui tirent parti des systèmes complexes avec des invariants permettant la modélisation et l'analyse efficace de grandes quantités de données. Le principe consiste à entraîner les réseaux de neurones convolutifs à la classification automatique d’images des agents pathogènes. Par exemple dans notre cas d’étude, cette approche a été utilisée pour distinguer une image microscopique contenant le virus de l’épidémie de choléra appelé Vibrio cholerae d’une image microscopique contenant le virus de l’épidémie du paludisme appelé Plasmodium. Ceci nous a permis d’obtenir un taux de réussite de classification de 99%. Par la suite, l’idée est de déployer cette solution de reconnaissance d’images d’agents pathogènes dans les microscopes portables intelligents pour les analyses de routine et applications de diagnostic médical dans la gestion de situations de crise. Ce qui permettra de combler le manque de spécialistes en manipulation microscopique et un gain de temps considérable dans l’analyse des prélèvements avec des mesures précises favorisant l’accomplissement du travail dans de meilleures conditions