Metode AdaBoost dan Random Forest untuk Prediksi

## Peserta JKN-KIS yang Menunggak
Ikhlasul Amalia Rahmi 1,* , Farit Mochamad Afendi 1 , Anang Kurnia 1
1 Departemen Statistika, Fakultas MIPA, IPB University, Bogor 16680, Indonesia
* Corresponding author. Email: essmalia@gmail.com

## JAMBURA JOURNAL OF MATHEMATICS
Jambura J. Math. Vol. 5, No. 1, pp. 83–94, February 2023 Journal Homepage: http://ejurnal.ung.ac.id/index.php/jjom DOI: https://doi.org/10.34312/jjom.v5i1.15869

## ABSTRAK
Iuran peserta, pemberi kerja, dan/atau pemerintah merupakan salah satu hal terpenting dalam penyelenggaran Program Jaminan Kesehatan Nasional-Kartu Indonesia Sehat (JKN-KIS). Seluruh penduduk Indonesia diwajibkan untuk mengikuti program JKN-KIS yang terbagi menjadi empat jenis kepesertaan, salah satunya adalah Peserta Bukan Penerima Upah (PBPU) yang pembayaran iurannya dilakukan secara mandiri. Namun berdasarkan data Desember 2021 terdapat 60% dari peserta PBPU terlambat melakukan pembayaran iuran bulanan sampai menunggak. Pembayaran iuran yang tertunggak menyebabkan beberapa masalah termasuk pembayaran klaim hingga defisit. Penelitian ini memanfaatkan big data yang dimiliki BPJS Kesehatan dan machine learning berbasis pohon gabungan yaitu AdaBoost dan random forest untuk mendapatkan prediksi peserta menunggak. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pembelajaran mesin berbasis pohon gabungan mampu memprediksi peserta PBPU menunggak dengan tingkat akurasi tinggi, dibuktikan dengan nilai AUC pada kedua model diatas 80%. Model random forest memiliki F 1 - score dan nilai AUC lebih baik dibandingkan AdaBoost yaitu F 1 - score 85,43% dan nilai AUC 87,20% dalam memprediksi peserta JKN-KIS yang menunggak pembayaran iuran.

## Kata Kunci:
AdaBoost ; Big Data; Machine Learning ; Program JKN-KIS; Random Forest

## ABSTRACT
The contribution of participants, employers, and/or the government is one of the most important things in the National Health Insurance Program-Healthy Indonesia Card (JKN-KIS) implementation. All Indonesian residents were required to participate in the JKN-KIS program which is divided into four types of participation, one of which is Non-Wage Recipient Participants (PBPU) whose contributions are paid independently. However, based on December 2021 data, 60% of PBPU participants were late in paying monthly until they were in arrears. Arrears in payment of contributions cause several problems, including payment of claims to deficits. This research utilized big data owned by the Healthcare and Social Security Agency (BPJS Kesehatan) and machine learning based on ensemble trees, namely AdaBoost and random forest to get the predictions of participants in arrears. The results showed that machine learning based on an ensemble tree was able to predict PBPU participants in arrears with high accuracy, as evidenced by the AUC values in both models above 80%. The random forest model has an F 1 − score and the AUC value is better than the AdaBoost, namely the F 1 − score of 85,43% and the AUC value of 87,20% in predicting JKN-KIS participants who are in arrears in payment of contributions.
e-ISSN: 2656-1344 c 2023 I. A. Rahmi, F. M. Afendi, A. Kurnia | Under the license CC BY-NC 4.0 Received: 16 August 2022 | Accepted: 13 November 2022 | Online: 1 February 2023
JJoM | Jambura J. Math. 83 Volume 5 | Issue 1 | February 2023
Metode AdaBoost dan Random Forest untuk Prediksi Peserta JKN-KIS. . .

## Keywords:
AdaBoost; Big Data; Machine Learning; JKN-KIS Program; Random Forest
Format Sitasi:
I. A. Rahmi, F. M. Afendi, and A. Kurnia, ”Metode AdaBoost dan Random Forest untuk Prediksi Peserta JKN-KIS yang Menunggak”, Jambura J. Math. , vol. 5, No. 1, pp. 83–94, 2023, doi: https://doi.org/10.34312/jjom.v5i1.15869

## 1. Pendahuluan
Machine learning atau pembelajaran mesin digunakan dalam mengembangkan model yang secara otomatis beradaptasi untuk mengidentifikasi pola yang kompleks dan tersembunyi dalam data, sehingga dapat membantu pengambil keputusan untuk memperkirakan dampak dari beberapa skenario yang masuk akal secara real time . Salah satu teknik machine learning adalah supervised learning , yaitu pembelajaran terawasi dimana hasil yang diharapkan sudah diketahui sebelumnya [1]. Metode supervised learning yang banyak digunakan adalah metode pohon keputusan, karena mudah dipahami di mana cara menentukan keputusan mirip dengan cara berpikir manusia [2]. Terdapat 2 macam metode pohon keputusan yaitu pohon tunggal dan pohon gabungan (ensemble tree) .
Ensemble tree merupakan pengembangan dari pohon tunggal yang menghasilkan beberapa pohon klasifikasi dari sekumpulan data dan membuat keputusan berdasarkan hasil gabungan prediksi masing-masing pohon [3]. Dua cara yang umum dilakukan pada teknik ensemble tree adalah boosting dan bagging , perbedaan dari kedua model tersebut adalah cara pembentukan pohonnya. Pembentukan pohon secara boosting dilakukan secara sekuensial, sedangkan bagging pembentukan pohon dilakukan secara paralel [4]. Salah satu metode boosting yang sering digunakan adalah adaptive boosting ( AdaBoost ) dan metode bagging yang sering digunakan adalah random forest.
Revolusi Industri 4.0 tentu tidak asing lagi, salah satu teknologi yang pilar utamanya adalah data yang besar, bahkan dalam jumlah yang tidak terbatas yang dikenal dengan big data . Hal ini menyebabkan analisis klasik kurang mampu dalam melakukan klasifikasi big data dengan baik [5]. Teknik machine learning menjadi solusi pada analisis big data untuk menangkap pola-pola tak linier, sehingga dapat memberikan informasi tambahan yang umumnya gagal ditangkap oleh pendekatan model linier klasik [6]. Analisis big data dengan bantuan machine learning mampu meningkatkan layanan dan memecahkan masalah pada berbagai sektor, salah satunya sektor kesehatan.
BPJS Kesehatan sebagai pengelola jaminan kesehatan terbesar di dunia, memanfaatkan big data untuk mengoptimalkan pelaksanaan program Jaminan Kesehatan Nasional - Kartu Indonesia Sehat (JKN-KIS), diantaranya mengurangi readmisi, meningkatkan efisiensi layanan kesehatan, dan meningkatkan kualitas layanan. Pada laporan Business Intelligence (BI) BPJS Kesehatan per Desember 2021, total cakupan peserta JKN-KIS sebanyak 235,7 juta peserta yang terbagi dalam empat jenis kepesertaan. Salah satunya adalah peserta Pekerja Bukan Penerima Upah (PBPU) yang melakukan pembayaran iuran setiap bulannya secara mandiri [7].
Berdasarkan laporan BI selama satu tahun, adanya pandemi covid-19 menunjukkan peningkatan peserta PBPU yang non aktif karena menunggak, sehingga semakin banyak peserta tidak terproteksi Program JKN-KIS. Banyak faktor yang mempengaruhi
JJoM | Jambura J. Math. 84 Volume 5 | Issue 1 | February 2023
rendahnya nilai penerimaan iuran peserta PBPU, salah satunya penelitian terkait faktor-faktor yang mempengaruhi kepatuhan peserta PBPU untuk membayar iuran [8]. Pada penelitian tersebut diperoleh pekerjaan, pengetahuan, pendapatan, dan jarak memiliki kaitannya dengan kepatuhan iuran JKN.
BPJS Kesehatan telah mengupayakan beberapa cara untuk meningkatkan nilai penerimaan iuran PBPU diantaranya dengan program donasi, SMS blast , telekolekting maupun pendaftaran peserta PBPU yang mewajibkan pembayaran melalui auto debit. Pengiriman SMS blast sebagai pengingat untuk melakukan pembayaran iuran, saat ini dikirimkan untuk seluruh peserta PBPU dengan nomor handphone valid pada masterfile . Pengiriman SMS blast tersebut perlu dilakukan kajian terlebih lanjut agar tepat sasaran, dengan mempelajari pola peserta PBPU menunggak diharapkan dapat memberikan prediksi peserta yang melakukan tunggakan pembayaran iuran pada bulan berikutnya.
Penelitian terkait prediksi peserta menunggak pembayaran telah dilakukan terhadap 1.079 pelanggan Thailand Provincial Electricity Authority (PEA) pada tahun 2020 [9]. Pada penelitian tersebut terdapat dua tahapan, yaitu pengelompokkan kelas pelanggan menggunakan algoritme k-means dan prediksi pelanggan; menggunakan lima model machine learning yaitu logistic regression, decision tree, random forests, support vector machine (SVM) dan extreme gradient boosted (XGBoost). Hasil penelitiannya menunjukkan random forest adalah model terbaik dengan F1-Score 97,93% dalam memprediksi kelas pelanggan yang menunggak pembayaran listrik. Sementara itu, metode AdaBoost banyak diimplementasikan dalam kasus optimasi dengan melibatkan bantuan algoritma seperti pada kasus klasifikasi penyakit diabetes dengan bantuan algoritma Naive Bayes [10], kasus penyakit stroke dengan bantuan algoritma C4.5 [11], juga pada kasus klasifikasi penyakit diabetes [12]. Adapun beberapa riset terbaru yang menggabungkan penggunaan metode AdaBoost dan random forest dapat ditemukan pada [13–15]. Hasil riset dengan kedua metode tersebut banyak dilakukan dalam berbagai kasus sehingga menarik untuk diterapkan pada kasus lain terutama pada kasus program JKN-KIS dengan memanfaatkan big data yang dimiliki oleh BPJS Kesehatan.
Penelitian terkait prediksi peserta yang menunggak pembayaran iuran program JKN-KIS belum pernah dilakukan dengan menggunakan AdaBoost dan random forest . Oleh karena itu, analisis big data dengan bantuan machine learning yang tepat menggunakan metode ensemble tree yaitu AdaBoost dan random forest menarik untuk dilakukan, dengan tujuan untuk mempelajari pola dan memprediksi peserta PBPU yang menunggak pembayaran iuran. Hasil prediksi peserta PBPU yang menunggak diharapkan mampu memberikan insight tambahan kepada BPJS Kesehatan dalam pencegahan peserta menunggak.

## 2. Metode
Data yang digunakan merupakan jenis data sekunder dari E-PPID (Elektronik-Pejabat Pengelola Informasi dan Dokumentasi) yang dikelola oleh BPJS Kesehatan, dengan posisi data Desember 2021 sebanyak 13.417.415 data peserta. Peubah respon (Y) yang digunakan yaitu peserta PBPU yang menunggak pembayaran iuran dan peserta PBPU tidak menunggak dengan 13 peubah penjelas (X) yang disajikan pada Tabel 1.
Prosedur analisis data pada penelitian ini menggunakan bantuan software python , tahap praproses data dilakukan untuk mengolah data mentah menjadi bentuk data yang lebih dipahami oleh sistem. Tahap pemodelan dilakukan untuk membentuk model, mendapatkan prediksi status peserta, dan melakukan evaluasi untuk mendapatkan
JJoM | Jambura J. Math. 85 Volume 5 | Issue 1 | February 2023
Metode AdaBoost dan Random Forest untuk Prediksi Peserta JKN-KIS. . .
Tabel 1. Daftar peubah penelitian
Peubah Keterangan Tipe Y Status peserta; 0: Peserta tidak menunggak, 1: Peserta menunggak Nominal X1 Kabupaten/Kota peserta terdaftar; 514 Kabupaten/Kota Nominal X2 Kelas rawat peserta saat ini; 1: Kelas 1, 2: Kelas 2, 3: Kelas 3 Ordinal X3 Riwayat mutasi naik kelas; 0: Tidak, 1: Ya Nominal X4 Riwayat mutasi turun kelas; 0: Tidak, 1: Ya Nominal X5 Usia peserta; 1: < 21 Tahun, 2: 21 s.d 30 Tahun, 3: 31 s.d 40 Tahun, 4: 41 s.d 50 Tahun, 5: 50 s.d 60 Tahun, 6: > 60 Tahun Ordinal X6 Jumlah tertanggung; 1: Tidak ada, 2: 1 anggota keluarga, 3: 2 atau lebih orang anggota keluarga Nominal X7 Kepemilikan COB atau asuransi lain; 0: Tidak, 1: Ya Nominal X8 Pembayaran melalui auto debit; 0: Tidak, 1: Ya Nominal X9 Riwayat kunjungan FKTP di bulan berjalan; 0: Tidak, 1: Ya Nominal X10 Riwayat kunjungan FKRTL di bulan berjalan; 0: Tidak, 1: Ya Nominal X11 Riwayat mutasi jenis kepesertaan; 0: Tidak, 1: Ya Nominal X12 Lama kepesertaan; 1: < 1 Tahun, 2: 1 s.d 5 Tahun, 3: > 5 Tahun Nominal
model yang terbaik. Prosedur analisis data yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Praproses Data
(a) Persiapan data dengan import big data peserta JKN-KIS
(b) Exploratory data analysis
(c) Melakukan feature engineering
Melakukan kategorisasi pada peubah usia, peubah jumlah tertanggung, dan peubah lama kepesertaan.
(d) Melakukan sampling data
Terdapat dua kategori hubungan keluarga yaitu peserta (P) dan anggota keluarga yang mencakup (suami/istri, anak, dan keluarga lain), di mana total kategori peserta (P) sebanyak ± 13 juta peserta PBPU Program JKN-KIS. Ukuran data atau populasi tersebut tergolong besar dan setelah dilakukan eksplorasi data terlihat bahwa objek penelitian termasuk homogen, sehingga pada penelitian ini digunakan sampling data agar menghemat waktu dan biaya. Sampling data yang digunakan sebanyak 50% dari keseluruan data dengan strata peubah penjelas X1 yaitu 514 kabupaten/kota dan strata peubah respon Y yaitu status peserta, total data yang digunakan untuk pemodelan 6.663.328 data peserta.
(e) Membagi data dan penanganan ketidakseimbangan data
i. Melakukan pembagian data menjadi 70% data latih dan 30% data uji. ii. Melakukan penanganan ketidakseimbangan data pada data latih menggunakan metode syntetic minority oversampling (SMOTE). SMOTE merupakan metode oversampling dengan membangkitkan data sintetik atau data buatan pada kelas minoritas berdasarkan algoritme k-tetangga terdekat, sehingga proporsi data antar kelas menjadi lebih seimbang [16].
2. Pemodelan (a) Membangun model klasifikasi AdaBoost dan random forest pada data latih dengan mencari hyperparameter yang optimal secara grid search dengan validasi silang lipat-5, yang bertujuan mengevaluasi kinerja model sebanyak lima pengulangan selama pencarian hyperparameter pada grid untuk setiap parameter.
JJoM | Jambura J. Math. 86 Volume 5 | Issue 1 | February 2023
(b) Parameter yang dilakukan optimasi adalah sebagai berikut: i. Model AdaBoost
• n estimators : jumlah pohon
• learning rate : nilai bobot kontribusi pada classifier ii. Model random forest
• n estimators : jumlah pohon
• max features : jumlah peubah penjelas yang dipertimbangkan saat mencari split terbaik
• min samples leaf: Jumlah minimum sampel pada simpul daun (c) Evaluasi dan validasi model Evaluasi dan validasi model dilakukan untuk mengukur kebaikan kinerja model dalam mengklasifikasikan kelas dengan benar yang diukur menggunakan confusion matrix. Confusion matrix merupakan tabulasi silang antara data kelas positif dan kelas negatif yang masuk dalam kelas prediksi dan kelas aktual [17]. Pada penelitian ini, kelas positif adalah kelas status peserta menunggak dan kelas negatif adalah kelas tidak menunggak. Berdasarkan confusion matrix tersebut, dilakukan perbandingan nilai performa masing-masing model yang meliputi:
i. Spesifisitas
Menggambarkan proporsi data kelas negatif yang diprediksi ke kelas negatif, semakin baik kinerja model klasifikasi maka nilai spesifisitas mendekati 1
ii. Recall atau sensitivitas
Menggambarkan proporsi data kelas positif yang diprediksi ke kelas positif, semakin baik kinerja model klasifikasi maka nilai sensitivitas mendekati 1
iii. Precision atau presisi
Menggambarkan proporsi data kelas positif yang diklasifikasikan secara benar dibagi dengan total data yang diklasifikasi positif, semakin baik kinerja model klasifikasi maka nilai presisi mendekati 1
iv. F1-score
Perbandingan rata-rata dari nilai presisi dan nilai sensitivitas , di mana rentang nilai F 1 adalah antara 0 hingga 1, semakin baik kinerja model klasifikasi maka nilai F 1 mendekati 1
v. Nilai AUC AUC ( area under curve) merupakan daerah di bawah kurva ROC. Nilai AUC memiliki rentang antara 0,5 sampai dengan 1. Interpretasi nilai AUC dapat diklasifikasikan menjadi lima bagian yang berbeda, yaitu 0,5 – 0,6 (akurasi salah), 0,6 – 0,7 (tingkat akurasi lemah), 0,7 – 0,8 (tingkat akurasi sedang), 0,8 – 0,9 (tingkat akurasi tinggi), dan 0,9 – 1 (tingkat akurasi sangat tinggi).

## 2.1. Adaptive Boosting (AdaBoost)
Boosting diperkenalkan oleh Freund dan Schapire tahun 1995 melalui algoritme AdaBoost dengan konsep dasar peningkatan bobot pengamatan yang salah klasifikasi [18]. Algoritme AdaBoost membangun model pohon gabungan secara sekuensial, yaitu pada setiap iterasi, bobot data dimodifikasi dengan tujuan mengoreksi data yang salah klasifikasi pada iterasi sebelumnya [4]. Data yang salah diklasifikasikan menerima
JJoM | Jambura J. Math. 87 Volume 5 | Issue 1 | February 2023
Metode AdaBoost dan Random Forest untuk Prediksi Peserta JKN-KIS. . .
bobot lebih besar dibandings data yang benar. Label kelas ditentukan dari semua pengamatan model yang dibangun kemudian dipilih dengan voting dan prediksi data baru didasarkan pada bobot mayoritas, tahapan algoritme AdaBoost sebagai berikut:
1. Suatu pasangan contoh data ( x i , y i ) dengan x i ∈ X , y i ∈ Y = 0, 1 dan i = 1, 2, . . . , m .
2. Jika bobot pada contoh ke-i dan iterasi ke-t dinyatakan dengan D t ( i ) maka bobot awal menggunakan Persamaan (1):
D t ( i ) = 1 m . (1)
3. Untuk iterasi t = 1, 2, . . . . T lakukan langkah berikut:
(a) Suatu weak learner atau model lemah berikan bobot D t
(b) Weak learner mencari hipotesis h t : X → { 0, 1 } yang meminimumkan error dengan Persamaan (2):
∈ t = Pr i ∼ D t [ h t ( x i ) 6 = y i ] = ∑ i : h t ( x i ) 6 = y i D t ( i ) . (2)
(c) Pilih
a t = 1 2 ln 1 − ∈ t ∈ t . (3)
(d) Perbaharui besar bobot dengan Persamaan (4):
D t + 1 ( i ) = D t ( i ) Zt × e − a t jika h t ( x i ) = y i e a t jika h t ( x i ) 6 = y i (4)
dengan Zt adalah faktor normalisasi.
4. Persamaan (5) adalah output dari hipotesis akhir
H ( x ) = sign T ∑ t = 1 a t h t ( x ) ! . (5)

## 2.2. Random forest
Random forest merupakan pemodelan klasifikasi pohon gabungan pengembangan dari pohon klasifikasi tunggal yang menerapkan bootstrap aggregating ( bagging ) dan random feature selection [19]. Cara kerjanya dengan membangun beberapa pohon klasifikasi secara paralel dan menentukan prediksi berdasarkan suara terbanyak ( majority vote ). Tahapan pembuatan model klasifikasi random forest dengan n observasi dan p peubah penjelas adalah sebagai berikut:
1. Proses bootstrap adalah menarik sampel acak berukuran n dengan pemulihan pada data latih.
2. Membangun pohon klasifikasi tunggal menggunakan data latih baru yang dihasilkan dari proses bootstrap . Pembangunan pohon klasifikasi dilakukan dengan menerapkan random feature selection , yaitu memilih peubah penjelas secara acak dengan m < p . Kemudian dari m peubah penjelas dipilih peubah penjelas terbaik sebagai pemisah dan dilanjutkan dengan pemisahan menjadi dua simpul baru. Proses ini terus berlanjut sampai ukuran minimum dari pengamatan pada
JJoM | Jambura J. Math. 88 Volume 5 | Issue 1 | February 2023
simpul tercapai. Nilai m yang direkomendasikan yaitu √ p , namun perlu mengoptimalkan parameter terhadap nilai m untuk mendapatkan hasil terbaik [20].
3. Mengulangi tahapan 1 dan 2 sebanyak k kali untuk mendapatkan k pohon klasifikasi. Setiap pohon klasifikasi menghasilkan satu suara dan kelas klasifikasi ditentukan oleh suara terbanyak dari k buah suara.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1. Praproses Data
Pandemi covid-19 yang terjadi di Indonesia mulai Maret 2020, berdampak pada penurunan persentase jumlah peserta yang aktif yang disajikan pada Gambar 1. Pada gambar tersebut terlihat bulan Maret 2020 persentase peserta yang aktif sebesar 51,39% dibandingkan dengan peserta yang non aktif, terjadi penurunan hingga 9,42% pada Maret 2021. Secara umum terlihat status peseta non aktif lebih besar dengan status aktif dan selama satu tahun pandemi covid-19 terjadi penurunan terhadap status peserta yang aktif setiap bulannya.
Gambar 1. Status keaktifan peserta PBPU selama satu tahun pandemi covid-19
Pada Gambar 1 terdapat dua kategori peserta yaitu peserta aktif (peserta tidak menunggak) dan peserta non aktif (peserta menunggak), yang pada penelitian ini digunakan sebagai peubah respon atau kelas peserta. Peserta dengan kelas tidak menunggak adalah peserta PBPU yang tidak memiliki bulan tunggakan, sedangkan kelas peserta menunggak adalah peserta PBPU yang tidak membayar iuran sampai
JJoM | Jambura J. Math. 89 Volume 5 | Issue 1 | February 2023
Metode AdaBoost dan Random Forest untuk Prediksi Peserta JKN-KIS. . .
dengan akhir bulan berjalan. Berdasarkan data sampai dengan Desember 2021 perbandingan proporsi kelas peserta menunggak lebih besar yakni ± 8.8 juta (66,06%) peserta, dibandingkan peserta tidak menunggak sebesar ± 4.5 juta (33,94%).

## 3.2. Pemodelan
Pada proses pemodelan digunakan 50% data sampling, dengan menerapkan stratified random sampling (pengambilan sampel acak berstrata) berdasarkan strata peubah penjelas X1 (kabupaten/kota peserta terdaftar) dan peubah respon Y (status peserta). Sampling tersebut memanfaatkan 514 kabupaten/kota peserta terdaftar dan status peserta. Sehingga sampling memuat semua kabupaten/kota, dengan jumlah sampel 50% dengan status menunggak dan 50% dengan status tidak menunggak pada masing-masing kabupaten/kota. Selanjutnya data hasil sampling tersebut dibagi menjadi 2 bagian yaitu 70% data latih dan 30% data uji, proporsi pembagian kelas pada data latih dan data uji dapat disajikan pada Table 2.
Tabel 2. Proporsi kelas data latih dan data uji
Kelas Peserta Dataset peserta PBPU (hasil sampling) Data Latih Data Uji (%) Kelas Tidak Menunggak 1.583.140 678.438 33,94 Kelas Menunggak 3.081.189 1.320.561 66,06 Jumlah 4.664.329 1.998.999
Proporsi kelas peserta pada Table 2 menujukkan adanya ketidakseimbangan kelas yang dapat berpengaruh terhadap hasil prediksi, karena menyebabkan model hanya baik ketika digunakan memprediksi kelas mayoritas. Oleh karena itu, dilakukan penanganan ketidakseimbangan kelas agar model yang dihasilkan lebih optimal menggunakan teknik SMOTE pada data latih. Gambar 2 merupakan diagram baris yang menyajikan perbedaan proporsi kelas peserta pada data latih sebelum dan sesudah dilakukan penanganan ketidakseimbangan kelas, terlihat proporsi data setelah dilakukan SMOTE menjadi seimbang, karena adanya proses pembuatan data sintetis pada kelas minoritas yaitu kelas tidak menunggak.
Gambar 2. Proporsi kelas peserta sebelum dan sesudah SMOTE pada data latih
Data latih yang telah dilakukan penanganan ketidakseimbangan kelas, selanjutnya
JJoM | Jambura J. Math. 90 Volume 5 | Issue 1 | February 2023
dilakukan proses pemodelan dengan peubah respon (status peserta) dan 11 peubah penjelas yaitu kelas rawat peserta, usia, jumlah tertanggung, kepemilikan asuransi lain, pembayaran melalui auto debit, riwayat mutasi naik kelas, riwayat mutasi turun kelas, riwayat kunjungan di FKTP, riwayat kunjungan di FKRTL, riwayat mutasi jenis kepesertaan, dan lama kepesertaan. Model klasifikasi yang digunakan dalam memprediksi peserta menunggak adalah AdaBoost dan random forest .
Pemodelan dilakukan pada data latih dengan menentukan hyperparameter tertentu secara grid search, yaitu melakukan pencarian secara menyeluruh terhadap parameter yang di ujikan. Optimasi hyperparameter dilakukan secara grid search menggunakan validasi silang lipat-5 yang berfungsi untuk mengevaluasi kinerja model sebanyak lima kali perulangan dalam proses grid search dari setiap parameter.
Pada pemodelan AdaBoost , hyperparameter yang ditentukan adalah n estimator yaitu jumlah pohon dan learning rate yaitu nilai bobot kontribusi. Pada pemodelan random forest , hyperparameter yang ditentukan adalah jumlah pohon ( n estimator) , max feature yaitu jumlah peubah penjelas yang perlu dipertimbangkan saat mencari split terbaik, dan min sample leaf yaitu jumlah minimum sampel yang diperlukan untuk berada di simpul daun. Hasil optimasi hyperparameter terbaik yang telah dilakukan pada data latih secara grid search pada masing-masing model disajikan pada Tabel 3 dengan dan nilai mean AUC model AdaBoost sebesar 0,858991 dan nilai mean AUC model random forest sebesar 0,872070.
Tabel 3. Hasil optimasi hyperparameter secara grid search Model Hyperparameter Nilai Hyperparameter Hyperparameter Mean AUC terbaik AdaBoost n estimator 50; 100; 350; 500 500 0,858991 learning rate 0,0001; 0,001; 0,01; 0,1; 1 1 Random Forest n estimator 50; 100; 350; 500 500 0,872070 max feature log2; auto; sqrt Log2 min sample leaf 2; 8; 10; 20 20

## 3.2.1. Hasil Pemodelan AdaBoost
Berdasarkan model AdaBoost dengan hyperparameter terbaik, dilakukan evaluasi untuk mengukur kebaikan model pada data uji. Gambar 3.a menunjukkan kurva ROC antara nilai false positive rate (sumbu x) sebesar 0,268 dengan true positive rate (sumbu y) sebesar 0,844 diperoleh titik potong optimal adalah 0,499 . Titik potong optimal digunakan untuk menentukan kelas peserta, jika hasil prediksi diatas 0,499, maka kelas peserta adalah kelas peserta menunggak selain itu kelas tidak menunggak. Berdasarkan kurva ROC diperoleh nilai AUC sebesar 0,8586 yang artinya hasil klasifikasi memiliki tingkat akurasi tinggi. Gambar 3.b menyajikan confusion matrix berdasarkan titik potong optimal, dengan nilai spesifisitas sebesar 73,14%, nilai sensitivitas sebesar 84,42%, nilai presisi sebesar 85,95% dan F 1 -score sebesar 85,18%.

## 3.2.2. Hasil Pemodelan Random forest
Berdasarkan model random forest dengan hyperparameter terbaik, dilakukan evaluasi untuk mengukur kebaikan model pada data uji. Gambar 4.a menunjukkan kurva ROC antara nilai false positive rate (sumbu x) sebesar 0,252 dengan true positive rate (sumbu y) sebesar 0,842 diperoleh titik potong optimal adalah 0,5185 yang digunakan untuk
JJoM | Jambura J. Math. 91 Volume 5 | Issue 1 | February 2023
Metode AdaBoost dan Random Forest untuk Prediksi Peserta JKN-KIS. . .
(a) Kurva ROC model AdaBoost (b) Confusion matrix
Gambar 3. Hasil pemodelan AdaBoost
menentukan kelas peserta, jika hasil prediksi diatas 0,5185, maka kelas peserta adalah kelas peserta menunggak selain itu kelas tidak menunggak. Berdasarkan kurva ROC diperoleh nilai AUC sebesar 0,8720 yang artinya hasil klasifikasi memiliki tingkat akurasi tinggi. Gambar 4.b menyajikan confusion matrix berdasarkan titik potong optimal, diperoleh nilai spesifisitas sebesar 74,74% dan nilai sensitivitas 84,25, nilai presisi sebesar 86,65% dan F 1 -score sebesar 85,43%.
(a) Kurva ROC model Random forest
(b) Confusion matrix
Gambar 4. Hasil pemodelan Random forest

## 3.3. Perbandingan Kinerja Pemodelan
Proses evaluasi hasil pemodelan dilakukan untuk membandingkan kebaikan kinerja antara kedua model, untuk mendapatkan model terbaik berdasarkan confusion matrix yang terbentuk. Perbandingan kebaikan model tersebut disajikan pada Tabel 4 yang terdiri dari persentase nilai presisi, sensitivitas, F1-Score dan Nilai AUC.
Tabel 4. Perbandingan kinerja model menggunakan hyperparamater terbaik
Model Presisi (%) Sensitivitas (%) F 1 -Score (%) AUC (%) AdaBoost 85,95 84,42 85,18 85,86 Random forest 86,65 84,24 85,43 87,20
Nilai presisi terbaik adalah model random forest sebesar 86,65% yakni persentase peserta PBPU yang sebenarnya menunggak dari keseluruan peserta PBPU yang diprediksi menunggak, sedangkan nilai sensitivitas terbaik adalah model AdaBoost sebesar 84,75%
JJoM | Jambura J. Math. 92 Volume 5 | Issue 1 | February 2023
yakni persentase peserta PBPU yang diprediksi menunggak dibandingkan keseluruan peserta PBPU yang sebenarnya menunggak. F 1 -score terbaik adalah model random forest dengan nilai 85,43% yang artinya perbandingan rata-rata antara presisi dan sensitivitas mendekati nilai 100%. Evaluasi kebaikan model selanjutnya adalah nilai AUC, pada kedua model diperoleh hasil nilai AUC diatas 80%, yang artinya kedua model memiliki akurasi tinggi yaitu AUC rentang 0,8-0,9. Berdasarkan perbandingan nilai AUC tersebut diperoleh model klasifikasi terbaik adalah random forest dengan nilai AUC 87,20%.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa teknik ensemble mampu memprediksi peserta PBPU menunggak dengan tingkat akurasi tinggi, dibuktikan dengan nilai AUC pada kedua model diatas 80%. Model random forest memiliki F 1 - score dan nilai AUC lebih baik dibandingkan AdaBoost . Pada proses pemodelannya, random forest membangun setiap pohon secara independen menggunakan sampel data secara acak, pengacakan ini membuat model menjadi lebih resisten dan mengurangi overfitting terhadap data latih.

## Referensi
[1] J. Pustejovsky and A. Stubbs, “Natural Language Annotation for Machine Learning - a Guide to Corpus-Building for Applications.” California: O’Reilly Media, 2012.
[2] H. H. Patel and P. Prajapati, “Study and Analysis of Decision Tree Based Classification Algorithms,” International Journal of Computer Sciences and Engineering , vol. 6, no. 10, pp. 74–78, oct 2018, doi: 10.26438/ijcse/v6i10.7478.
[3] B. Sartono, “Tinjauan terhadap Keunggulan Pohon Klasifikasi Ensemble untuk Memperbaiki Kemampuan Prediksi Pohon Klasifikasi Tunggal,” BIAStatistics , vol. 9, no. 2, pp. 33–38, 2015, doi: 10.1234/bias.v9i2.57.
[4] T. Mildenberger, “Stephen Marsland: Machine learning. An algorithmic perspective,” Statistical Papers , vol. 55, no. 2, pp. 575–576, may 2014, doi: 10.1007/s00362-012-0471-0.
[5] S. Suthaharan, Machine Learning Models and Algorithms for Big Data Classification , ser. Integrated Series in Information Systems. Boston, MA: Springer US, 2016, vol. 36, doi: 10.1007/978-1-4899-7641-3.
[6] S. Mullainathan and J. Spiess, “Machine Learning: An Applied Econometric Approach,” Journal of Economic Perspectives , vol. 31, no. 2, pp. 87–106, may 2017, doi: 10.1257/jep.31.2.87.
[7] BPJS Kesehatan, “Cakupan Peserta Program JKN-KIS,” 2021.
[8] F. V. Marpaung, M. Nyorong, and T. Moriza, “Factors Affecting the Compliance of National Health Insurance Participants Segment of Non-Wage Recipients in Paying the Contributions,” Journal La Medihealtico , vol. 3, no. 3, pp. 171–179, may 2022, doi: 10.37899/journallamedihealtico.v3i3.656.
[9] P. Khansong, J. Karnjana, S. Laitrakun, and S. Usanavasin, “Customer Service Improvement based on Electricity Payment Behaviors Analysis using Data Mining Approaches,” in 2020 Joint International Conference on Digital Arts, Media and Technology with ECTI Northern Section Conference on Electrical, Electronics, Computer and Telecommunications Engineering (ECTI DAMT & NCON) . IEEE, mar 2020, pp. 114–117, doi: 10.1109/ECTIDAMTNCON48261.2020. 9090699.
[10] L. Pebrianti, F. Aulia, H. Nisa, and K. Saputra, “Implementasi Metode Adaboost untuk Mengoptimasi Klasifikasi Penyakit Diabetes dengan Algoritma Naive Bayes,” JUSTINDO: Jurnal Sistem dan Teknologi Informasi Indonesia , vol. 7, no. 2, pp. 122–127, 2022, doi: https: //doi.org/10.32528/justindo.v7i2.8627.
[11] N. D. Saputri, K. Khalid, and D. Rolliawati, “Comparison of Bagging and Adaboost Methods on C4.5 Algorithm for Stroke Prediction,” SISTEMASI , vol. 11, no. 3, pp. 567–577, sep 2022, doi: 10.32520/stmsi.v11i3.1684.
JJoM | Jambura J. Math. 93 Volume 5 | Issue 1 | February 2023
Metode AdaBoost dan Random Forest untuk Prediksi Peserta JKN-KIS. . .
[12] G. Abdurrahman, “Klasifikasi Penyakit Diabetes Melitus Menggunakan Adaboost Classifier,” JUSTINDO (Jurnal Sistem dan Teknologi Informasi Indonesia) , vol. 7, no. 1, pp. 59–66, mar 2022, doi: 10.32528/justindo.v7i1.4949.
[13] D. A. Jadhav, “An enhanced and secured predictive model of Ada-Boost and Random-Forest techniques in HCV detections,” Materials Today: Proceedings , vol. 51, pp. 186–195, 2022, doi: 10.1016/j.matpr.2021.05.071.
[14] R. Natras, B. Soja, and M. Schmidt, “Ensemble Machine Learning of Random Forest, AdaBoost and XGBoost for Vertical Total Electron Content Forecasting,” Remote Sensing , vol. 14, no. 15, p. 3547, jul 2022, doi: 10.3390/rs14153547.
[15] P. Palimkar, R. N. Shaw, and A. Ghosh, “Machine Learning Technique to Prognosis Diabetes Disease: Random Forest Classifier Approach,” 2022, pp. 219–244, doi: 10.1007/978-981-16-2164-2 19.
[16] N. V. Chawla, K. W. Bowyer, L. O. Hall, and W. P. Kegelmeyer, “SMOTE: Synthetic Minority Over-sampling Technique,” Journal of Artificial Intelligence Research , vol. 16, pp. 321–357, jun 2002, doi: 10.1613/jair.953.
[17] M. Kuhn and K. Johnson, Applied Predictive Modeling . New York, NY: Springer New York, 2013, doi: 10.1007/978-1-4614-6849-3.
[18] Y. Freund and R. E. Schapire, “Experiments with a New Boosting Algorithm,” in ICML’96: Proceedings of the Thirteenth International Conference on International Conference on Machine Learning , 1996, pp. 148–156.
[19] L. Breiman, “Random Forests,” Machine Learning , vol. 45, no. 1, pp. 5–32, 2001, doi: 10.1023/A:1010933404324.
[20] T. Hastie, R. Tibshirani, and J. Friedman, The Elements of Statistical Learning , ser. Springer Series in Statistics. New York, NY: Springer New York, 2009, doi: 10.1007/ 978-0-387-84858-7.
This article is an open-access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License . Editorial of JJoM: Department of Mathematics, Universitas Negeri Gorontalo, Jln. Prof. Dr. Ing. B.J. Habibie, Moutong, Tilongkabila, Kabupaten Bone Bolango, Provinsi Gorontalo 96554, Indonesia.
94 Volume 5 | Issue 1 | February 2023