Judul: DSSL-DTI Model Optimization in Predicting Herbal Compounds for COVID-19 Disease Using Genetic Algorithm
Abstrak: EKO PRAJA HAMID WIJAYA. Optimasi Model DSSL-DTI dalam Prediksi Senyawa Herbal untuk Penyakit COVID-19 Menggunakan Algoritma Genetika. Dibimbing oleh WISNU ANANTA KUSUMA dan SONY HARTONO WIJAYA. COVID-19 adalah penyakit dengan laju penyebaran yang tinggi. Hal ini membuat percepatan dalam proses penemuan obat untuk penyakit ini sangat dibutuhkan. Penggunaan kembali obat (drug repurposing) merupakan salah satu alternatif dalam pengembangan dan penemuan obat dengan biaya murah serta waktu yang singkat. Dibandingkan dengan obat konvensional, tanaman herbal dapat digunakan sebagai obat yang memiliki khasiat yang lebih baik, efek samping yang lebih sedikit, dan lebih murah. Senyawa herbal yang terkandung dalam tanaman obat memiliki peluang besar dalam pengobatan penyakit COVID-19. Eksplorasi senyawa herbal potensial dapat dilakukan dengan memprediksi interaksi obat target dan penggunaan kembali obat. Namun, prediksi interaksi obat-target menggunakan pendekatan klasifikasi biner memiliki kelemahan, yaitu cenderung mengabaikan kemungkinan adanya hubungan antar label yang dapat membawa informasi penting untuk meningkatkan akurasi prediksi. Oleh karena itu, untuk menemukan kemungkinan adanya hubungan antar label sehingga akurasi prediksi model menjadi lebih optimal diperlukan sebuah pendekatan dengan model yang dioptimasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi kemungkinan adanya hubungan antar label dalam prediksi senyawa herbal potensial untuk penyakit COVID-19 melalui penerapan metode klasifikasi multilabel dengan model yang dioptimasi menggunakan Algoritma Genetika (SAE-DNN-GA) sehingga akurasi prediksi model menjadi lebih optimal. Tahapan penelitian ini terdiri atas identifikasi masalah dan solusi, praproses data, pembangunan model, pengujian dan evaluasi, serta prediksi dan analisis. Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data protein, interaksi senyawa-protein, dan senyawa herbal. Data protein diperoleh dari situs GeneCards yang berisi kumpulan protein yang berasosiasi dengan COVID-19 dan ditemukan pada manusia. Data interaksi senyawa-protein diperoleh dari situs DrugBank dan SuperTarget. Data senyawa herbal diperoleh dari HerbalDB. Data tersebut menjalani praproses untuk memastikan kualitas dan konsistensi sehingga dapat digunakan secara efektif dalam analisis dan pengembangan model. Tahapan pembangunan model dilakukan dengan pendekatan klasifikasi multilabel menggunakan metode deep semi-supervised learning (DSSL). Metode ini terdiri atas dua tahap utama, yaitu tahap unsupervised learning sebagai prapelatihan dengan melatih model stacked atoencoder (SAE) untuk inisialisasi bobot awal yang akan digunakan pada pemodelan deep neural network (DNN), dan tahap supervised learning sebagai pemodelan DNN untuk proses prediksi. Selanjutnya optimasi hyperparameter dilakukan untuk mencari kombinasi hyperparameter optimal yang diharapkan dapat meningkatkan performa model SAE-DNN. Pada tahap pengujian dan evaluasi dilakukan uji model menggunakan data senyawa herbal yang berasal dari situs HerbalDB dan hasil pengujian dievaluasi menggunakan iterative stratification. Perbandingan performa model menunjukkan bahwa model setelah dioptimasi lebih baik dalam prediksi kelas multilabel (accuracy lebih tinggi), lebih baik dalam prediksi kelas positif dari setiap label (recall lebih tinggi), lebih baik dalam prediksi positif tiap label (precision lebih tinggi), serta kelas minoritas dapat dikenali dengan lebih baik (f-measure lebih tinggi). Selanjutnya pada tahap akhir dilakukan prediksi interaksi senyawa herbal terhadap himpunan protein target menggunakan model SAE-DNN dengan hyperparameter optimal yang diperoleh dari hasil evaluasi model. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan menggunakan SAE-DNN-GA, prediksi senyawa herbal menghasilkan sepuluh senyawa yang berinteraksi dengan dua protein bernilai relevansi tertinggi, yaitu protein Insulin (7,094) dan Albumin (3,178). Hasil ini menunjukkan bahwa prediksi kandidat senyawa herbal sebagai obat penyakit COVID-19 dapat menjadi lebih akurat., EKO
Keyword: COVID-19, deep semi-supervised learning, genetic algorithm, multilabel classification