Robust multiobjective evolutionary feature subset selection algorithm for binary classification using machine learning techniques

This study investigates the success of a multiobjective genetic algorithm (GA) combined with state-of-the-art machine learning (ML) techniques for the feature subset selection (FSS) in binary classification problem (BCP). Recent studies have focused on improving the accuracy of BCP by including all of the features, neglecting to determine the best performing subset of features. However, for some problems, the number of features may reach thousands, which will cause too much computation power to be consumed during the feature evaluation and classification phases, also possibly reducing the accuracy of the results. Therefore, selecting the minimum number of features while preserving and/or increasing the accuracy of the results at a high level becomes an important issue for achieving fast and accurate binary classification. Our multiobjective evolutionary algorithm includes two phases, FSS using a GA and applying ML techniques for the BCP. Since exhaustively investigating all of the feature subsets is intractable, a GA is preferred for the first phase of the algorithm for intelligently detecting the most appropriate feature subset. The GA uses multiobjective crossover and mutation operators to improve a population of individuals (each representing a selected feature subset) and obtain (near-) optimal solutions through generations. In the second phase of the algorithms, the fitness of the selected subset is decided by using state-of-the-art ML techniques; Logistic Regression, Support Vector Machines, Extreme Learning Machine, K-means, and Affinity Propagation. The performance of the multiobjective evolutionary algorithm (and the ML techniques) is evaluated with comprehensive experiments and compared with state-of-the-art algorithms, Greedy Search, Particle Swarm Optimization, Tabu Search, and Scatter Search. The proposed algorithm was observed to be robust and it performed better than the existing methods on most of the datasets

Kablosuz Çoklu Ortam Duyarga Ağlarında Gözetleme Uygulamaları için Füzyon-Tabanlı Çatı Tasarımı ve Geliştirilmesi

TÜBİTAK MFAG Proje15.07.2018Bu proje kapsamında, kablosuz çoklu ortam duyarga ağları için özellikle aşağıda verilen ikikonuda çözüm üreten bir yaklaşım ve çatı (framework) geliştirilmesi amaçlanmıştır:- Halen kullanılan ağlara göre daha az enerji tüketen bir kablosuz duyarga ağı kümelemealgoritmasının geliştirilmesi: Proje kapsamında yeni bir kümeleme algoritması geliştirilmiştir.Geliştirilen algoritma, gözetleme uygulamaları da dahil olmak üzere uygulamadan bağımsızve enerji-etkin çalışabilecek şekilde tasarlanmıştır. Geliştirilen algoritma, gerçek duyargadüğüm donanımları üzerinde de kolaylıkla çalışabilir nitelikte dağıtık ve hafif bir yapıdatasarlanmış eşit olmayan bir kümeleme yaklaşımı sergilemektedir. Tasarlanan kümelemealgoritması ile, çeşitli metotlarla konuşlandırılmış düğüm noktaları içeren kümelenmemiş birkablosuz duyarga ağdan, etkin olarak veri toplayabilecek kümelenmiş bir duyarga ağı eldeedilebilmektedir. Kümeleme için uygun parametreler belirlenmiş ve bulanık mantık tabanlı biralgoritma geliştirilmiştir. Kümeleme yarı çapı tespitinde ana istasyona uzaklık, düğüm noktasıkalan enerjisi ve düğüm noktası göreli bağlanabilirlik parametreleri, yönlendirme için ise linkortalama kalan enerjisi ve göreli uzaklık parametreleri algoritma içerisinde kullanılmıştır.- Ana istasyona taşınacak bilginin miktarını azaltırken doğruluk oranını artıracak yöntemleringeliştirilmesi: Duyarga düğümlerinden ana istasyona kadar üç seviyede değişik veri füzyonyöntemleri kullanarak nesne çıkarımı yapan ve bu sayede taşınan veri miktarını azaltarakduyarga ağın ömrünü uzatan bir yöntem geliştirilmiştir. Bu çerçevede, ilk seviyede PKÖ,sismik ve akustik duyargalardan elde edilen veriler kullanılmıştır. Söz konusu skalerduyargalardan gelen veriler füzyon işlemine sokularak duyarganın kontrol ettiği alanda insanve araç gibi bir nesnenin olup olmadığı konusunda ilk karar oluşturulmaktadır. Bu karara göreikinci seviyede çoklu ortam duyargalarının (kamera ve mikrofon) uyandırılmasıgerçekleştirilmektedir. Kamera tarafından alınan görüntü ve mikrofon tarafından alınan sesişlenerek nesne tespiti yapılmaktadır. İkinci seviye füzyonu kapsamında görüntü ve sestençıkarılan bilgiler bir füzyon işleminden geçirilerek nesne sınıflandırılması doğruluk oranıartırılmaktadır. Duyarga düğümü üzerinde gerçekleştirilen bu işlemlerin ardından üretilen özetbilgi ana istasyona iletilmektedir. Üçüncü seviye füzyon ve sınıflandırma işleminde farklıkiplerden elde edilen veriler ile kip içi ve kipler arası korelasyonlar da kullanılarak, dahagelişmiş bir tanıma işlemi gerçekleştirilmektedir. Bu işlem enerji ve kaynak kullanım maliyetigerektirdiği için ana istasyonda yapılmaktadır.Bu projenin özgün değeri, skaler duyargalara ilave olarak çoklu ortam duyargaları tarafındantoplanan görüntü ve ses verilerinin duyarga düğümü içerisinde işlenerek ve füzyon edilerekpotansiyel tehditlere yönelik anlamlı bilgiler üretilmesi ve bu sayede taşınacak verininboyutunun azaltılması ile taşınacak verinin ağ üzerinde daha etkin taşınmasını sağlayanözgün kümeleme algoritmasının geliştirilmesinde yatmaktadır.Proje öneri dokümanında yer alan planlı faaliyetlerin tamamı gerçekleştirilmiş ve projebaşlangıcında hedeflenen noktaya ulaşılmıştır. Proje kapsamında, 6 adet uluslararasıdergilerde (4 adet SCI-E, 1 adet SSCI, 1 adet ESCI indeksli) ve 9 adet konferanslarda(tamamı uluslararası konferans) olmak üzere toplam 15 adet yayın gerçekleştirilmiştir. Projekapsamında projenin değişik süreçlerinde görev alan 6 doktora ve 2 lisansüstü öğrencisinintez çalışmasına imkân sağlanmıştır (iki doktora tezi tamamlandı, altısı devam ediyor).Bu proje, BİLİMSEL VE TEKNOLOJİK ARAŞTIRMA PROJELERİNİ DESTEKLEMEPROGRAMI kapsamında TÜBİTAK tarafından 114R082 kod numarasıyla desteklenmiştir.In this project, a wireless sensor network clustering algorithm which consumes less energythan currently used networks and methods that increase the accuracy rate while reducingthe amount of information to be transferred to the base station have been studied. In thiscontext, a new distributed and lightweight fuzzy logic-based clustering algorithm withunequal clustering approach has been developed. In order to reduce the amount ofinformation to be transferred to the base station and to increase the accuracy, a methodextracting objects using data fusion methods at three different levels from sensor nodes tothe base station and reducing the amount of data carried in this way has been developed toextend the lifetime of a sensor network. At the first level, the data from scalar sensors arefused to decide whether or not there is an object in the controlled area. In the context of thesecond level fusion, information extracted from visual and audio data are fused to increaseobject classification accuracy. In the third level fusion and classification process performed inthe main station, a more advanced recognition process is performed using intra and intermode correlations between data obtained from different channels.The project has been terminated in 39 months with a three-months extension. In the project,five researchers, who are experts on multimedia applications, fuzzy logic and wirelesssensor networks, have been worked. An opportunity is provided for 6 PhD and 2 MSstudents, who have contributed to the project during different terms of the project, to work onand finish their thesis successfully. It is evaluated that the studies done in the project fill a biggap in the academic literature. During project, 6 journal papers and 9 internationalconference papers, which make 15 in total, are published