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Interactive Diabetes Risk Prediction Using Explainable Machine Learning: A Dash-Based Approach with SHAP, LIME, and Comorbidity Insights

Created by
  • Haebom

저자

Udaya Allani

개요

본 연구는 기계 학습 모델을 이용하여 당뇨병 위험을 평가하는 웹 기반의 대화형 건강 위험 예측 도구를 제시합니다. 2015년 CDC BRFSS 데이터셋을 기반으로 로지스틱 회귀, 랜덤 포레스트, XGBoost, LightGBM, KNN, 그리고 신경망 모델을 원본 데이터, SMOTE, 그리고 언더샘플링 전략 하에 평가하였습니다. 언더샘플링을 적용한 LightGBM 모델이 가장 높은 재현율을 달성하여 위험 감지에 이상적임을 보였습니다. 본 도구는 SHAP과 LIME을 통합하여 예측 결과를 설명하고, 피어슨 분석을 이용하여 동반 질환 상관관계를 강조합니다. Dash 기반 UI를 통해 사용자는 모델 예측, 개인화된 제안, 그리고 특징 통찰력과 상호 작용할 수 있으며, 데이터 기반 건강 인식을 지원합니다.

시사점, 한계점

시사점:
LightGBM과 언더샘플링 기법을 활용한 당뇨병 위험 예측 모델의 우수한 성능을 검증.
SHAP과 LIME을 활용한 예측 결과의 설명 가능성 향상 및 사용자 이해도 증진.
웹 기반 대화형 도구를 통해 사용자 친화적인 당뇨병 위험 평가 및 건강 관리 지원.
동반 질환 상관관계 분석을 통한 종합적인 위험 평가 제공.
한계점:
2015년 CDC BRFSS 데이터셋의 한계로 인한 일반화 가능성의 제약.
모델의 성능 평가 지표가 재현율에 치우쳐 다른 지표(예: 정밀도, F1-score)에 대한 고려 부족.
데이터셋의 편향성에 대한 충분한 고려가 부족할 가능성.
장기적인 예측 정확도 및 안정성에 대한 검증 부족.
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