I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 ,   p p .   2820 ~ 2 8 3 3   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 3 . pp 2 8 2 0 - 2 8 3 3           2820     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   G ene tic  a lg o rith m - a da pted  a ct iv a tion fun ction o pti miza tion o deep learning   fra mewo rk f o r  breas ma ss  cancer  clas sifica tion  in ma mm o g ra m ima g es       No o F a dzila h Ra za li 1 ,   I za   S a za nita   I s a 1 ,   Siti  No ra ini   Su la im a n 1, 2 ,   M uh a m ma d K hu s a iri   O s m a n 1   No o K ha iria h A.   K a ri m 3 ,   D a y a ng   Su ha ida   Awa ng   Da m i t 1   1 El e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   S t u d i e s ,   U n i v e r si t i   T e k n o l o g i   M A R A ,   C a w a n g a n   P u l a u   P i n a n g ,   K a m p u s Perm a t a n g   P a u h ,     P u l a u   P i n a n g ,   M a l a y si a   2 I n t e g r a t i v e   P h a r mac o g e n o mi c s I n st i t u t e   ( i P R O M I S E) ,   U i T M   P u n c a k   A l a m C a mp u s,   B a n d a r   P u n c a k   A l a m ,   S e l a n g o r ,   M a l a y si a   3 D e p a r t me n t   o f   B i o m e d i c a l   I mag i n g ,   A d v a n c e d   M e d i c a l   a n d   D e n t a l   I n st i t u t e ,   U n i v e r si t i   S a i n s   M a l a y s i a   B e r t a m ,     P u l a u   P i n a n g ,   M a l a y si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   9 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Feb   1 6 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Ma r   4 ,   2 0 2 5       Th e   c o n v o l u ti o n a n e u ra n e two rk   (CNN h a b e e n   e x p lo re d   f o m a m m o g ra m   c a n c e c las sifica ti o n   to   a i d   ra d i o l o g ists.  CNN re q u ire  m u l ti p le  c o n v o lu ti o n   a n d   n o n - li n e a rit y   re p e ti ti o n s   to   le a rn   d a ta   sp a rsity ,   b u t   d e e p e r   n e tw o rk s o ften   fa c e   th e   v a n ish in g   g ra d ie n e ffe c t,   wh ich   h i n d e rs  e ffe c ti v e   lea rn in g .   Th e   re c ti fied   li n e a u n it   (Re LU)  a c ti v a ti o n   f u n c ti o n   a c ti v a tes   n e u r o n o n l y   wh e n   th e   o u t p u t   e x c e e d z e ro ,   l imit in g   a c ti v a ti o n   a n d   p o te n ti a ll y   lo we ri n g   p e rfo rm a n c e .   Th is  stu d y   p r o p o s e a n   a d a p ti v e   Re LU  b a se d   o n   a   g e n e ti c   a lg o rit h m   (G A)  to   d e term in e   th e   o p ti m a l   th re sh o ld   f o n e u r o n   a c ti v a ti o n ,   t h u s   imp ro v i n g   t h e   re stricti v e   n a t u r e   o th e   o ri g in a l   Re LU.   We  c o m p a re d   p e rfo rm a n c e s o n   th e   INb re a st an d   IP P T - m a m m o   m a m m o g ra m   d a tas e ts u sin g   Re LU  a n d   lea k y Re LU  a c ti v a ti o n   fu n c ti o n s.  Re su lt s h o w   a c c u ra c y   imp ro v e m e n ts  fr o m   9 5 . 0 %   to   9 7 . 0 1 %   fo r   INb re a st  a n d   8 4 . 9 %   to   8 7 . 4 %   fo r   IP P T - m a m m o   with   Re LU  a n d   fro m   9 3 . 0 3 %   to   9 9 . 0 %   fo r   IN b re a st  a n d   8 4 . 0 3 %   t o   9 1 . 0 6 %   f o IP P T - m a m m o   with   lea k y Re LU.   S i g n ifi c a n a c c u ra c y   imp ro v e m e n ts  we re   o b se rv e d   fo b re a st  c a n c e c las sifica ti o n   in   m a m m o g ra m s,  d e m o n stra ti n g   it s   p o ten ti a t o   a i d   ra d i o l o g ists  wi th   m o re   ro b u st  a n d   re li a b le  d iag n o stic t o o ls.   K ey w o r d s :   Activ atio n   f u n ctio n   C o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k   Dee p   lear n in g   Ma m m o g r am     Op tim izatio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   No o r   Fad zilah   R az ali   E lectr ical  E n g in ee r in g   Stu d ies,  C o lleg o f   E n g in ee r in g ,   Un i v er s iti T ek n o lo g i M AR C awa n g an   Pu lau   Pin an g ,   Kam p u s   Per m atan g   P au h   1 3 5 0 0   Per m atan g   Pau h ,   Pu lau   Pin an g ,   Ma lay s ia   E m ail:  f ad zilah 7 0 8 @ u itm . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O   B r ea s ca n ce r   is   th e   m o s c o m m o n   ca n ce r   am o n g   w o m en   w o r ld wid e,   with   in cid e n ce   r ates  in cr ea s in g   as  wo m en   a g [ 1 ] .   B r ea s ca n c er   ca s es  h av e   r is en   b y   3 1 %,   m ak in g   it   th s ec o n d   lead in g   ca u s o f   ca n ce r - r elate d   d ea th s   af ter   lu n g   ca n ce r   [ 1 ] .   E ar ly   d etec tio n   is   p o s s ib le  th r o u g h   m am m o g r am   s cr ee n in g s ,   b u ev alu atin g   m am m o g r a m   im ag es  ty p ically   in v o lv es  m an u al  task s   s u ch   as   ad ju s tin g   co n tr ast,  d etec tin g   m ass es,  an d   m ak in g   in itial  d iag n o s es.  Au to m atin g   th ese  p r o ce s s es  with   co m p u ter - aid ed   d etec tio n   ( C AD)   s y s tem s   ca n   im p r o v e   d iag n o s is   ac cu r ac y   a n d   p atien t c ar e.   T h ad v an ce m e n o f   d ee p   lea r n in g   th r o u g h   co n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k   ( C NN)   h as  b ee n   u s ed   to   d ev elo p   t h m am m o g r am   C AD  s y s tem .   I ts   ar ch itectu r in v o lv es  co n v o lu tio n ,   n o n - lin ea r ity ,   an d   p o o lin g   lay er s   to   im p r o v th e   o v e r all  C AD  p er f o r m a n ce   [ 2 ] ,   [ 3 ] .   Ho wev er ,   C NNs  ca n   b af f ec ted   b y   th e   v an is h in g   g r ad ien t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Gen etic  a lg o r ith m - a d a p ted   a ctiva tio n   fu n ctio n   o p timiz a tio n   o f d ee p   le a r n in g   …  ( N o o r   F a d z ila h   R a z a li )   2821   p r o b lem   [ 4 ] ,   wh er weig h ts   s to p   u p d atin g ,   f ailin g   t o   ca p tu r co m p lex   f ea tu r es.  Mu ltip le  ac t iv atio n   f u n ctio n s   in   C NN  ar ch itectu r o b tain   th s p ar s ity   o f   th lear n ed   weig h ts   o n   ea ch   lay er   to   lear n   co m p lex   f ea tu r e   r ep r esen tatio n .   Fig u r 1   s h o ws  m u ltip le  ac tiv atio n   f u n ctio n s   av ailab le  to   b u s ed   with in   th C NN  ar ch itectu r e.   I in tr o d u ce d   n o n - lin ea r ity   an d   h elp ed   m itig ate  v a n is h in g   g r ad ien p r o b lem   b y   d ea ctiv a tin g   n eu r o n s   in   t h e   n eg ativ r eg i o n ,   r esu ltin g   in   s p ar s ity ,   allo win g   co m p lex   f ea tu r lear n in g ,   m ak in g   th em   c r u cial  in   C NNs  [ 5 ] ,   [ 6 ] .   R ec tifie d   lin ea r   u n its   ( R e L U)   as  d ep icted   in   Fig u r 1 ( a)   ar th m o s co m m o n ly   u s ed   ac tiv atio n   f u n ctio n s .   R eL is   f av o r ed   f o r   its   s im p licity ,   lo co m p u tatio n al  co s t,  an d   ef f icien cy .   Fig u r 1 ( b )   s h o ws  v ar ian ts   o f   th e   R eL th at  f o cu s   o n   allo win g   th ese  o u tlier s   to   b ac ti v ated   o n   th e   n e g ativ r e g io n s ,   s u ch   as  th leak y R eL U,   p ar am etr ic  R eL ( Pre L U) ,   G a u s s ian   lin ea r   u n its   ( GE L U) ,   an d   ex p o n en tial lin ea r   u n its   ( E L U) .           ( a)   ( b )     Fig u r 1 .   Gr a p h s   o f   ( a)   R eL an d   ( b )   its   d er iv ativ es' a ctiv ati o n   f u n ctio n   v ar ian ts   u s ed   in   C NN       Ho wev er ,   d u e   to   th is   s lig h t a ll o wan ce   in   th n eg ativ r eg io n   co m p ar ed   to   t h o r ig in al  R eL U,   th ey   a r co m p u tatio n ally   m o r ex p en s iv an d   r eq u ir a d d itio n al  m em o r y   to   s to r th e   tr ain ed   p ar a m eter s .   C h o o s in g   th e   r ig h n o n - li n ea r ity   p ar am eter   co ef f icien in   E L U   a n d   leak y R eL r eq u ir es  p r io r   k n o wled g ab o u t   th d ata  a n d   ca r ef u l tu n in g   t o   s elec t th c o r r ec t v alu e.   Me an wh ile,   th e   n e wer   GE L r eq u ir es th u s er   t o   d eter m i n wh eth er   to   ap p ly   th T a n h   a p p r o x im ati o n   m eth o d   f o r   t h u n d e r ly in g   e r r o r   f u n ctio n ,   w h ich   also   r eq u i r es  p r io r   k n o wled g e   o f   th d ataset  b eh a v io r .   T h er ef o r e,   co n tin u o u s   r esear ch   o n   ac t iv atio n   f u n ctio n s   r em ain e d   ac t iv e,   wh ile  th m o r estab lis h ed   an d   th R eL ar ch itectu r co n tin u e d   to   b u s ed   i n   s tan d ar d   C NN  ar ch itectu r e.   Gen etic  alg o r ith m   ( GA)   [ 7 ]   i s   v er s atile  p io n ee r in g   m eta h eu r is tic  o p tim izatio n   m eth o d ,   allo win g   p r ac titi o n er s   to   tailo r   it  to   s p ec if ic  task s .   I ts   ap p licatio n s   i n v o lv im a g p r o ce s s in g   m o d u les  an d   co m p u ter   v is io n   th r o u g h   n atu r al  s elec tio n   an d   ev o lu tio n   th r o u g h   th e   s u r v iv al  o f   th f ittes t c o n ce p [ 8 ] ,   [ 9 ] .   GA   is   m o s tly   ap p lied   f o r   f ea tu r s elec tio n   [ 9 ] ,   [ 1 0 ]   a n d   h y p er p ar am eter   o p tim izatio n   [ 8 ] ,   [ 1 1 ]   i n   b r ea s t - r elate d   s tu d ies  an d   in   b io m ed ical  a p p licatio n s ,   i n clu d in g   b r ain   MRI  [ 1 2 ]   an d   C NN  tr ain in g   h y p er p ar am e ter   s elec tio n   [ 9 ] .   I t   ex p lo r es  th s o lu tio n   s p ac e,   f av o r s   b etter   s o lu tio n s ,   an d   th e   m u tatio n s   co n tr ib u te  m o d est  r an d o m   c h an g es  to   m ain tain   g en etic  d iv er s ity ,   wh ile  cr o s s o v er   co m b in es  g en etic  in f o r m atio n   f r o m   two   p a r en ts   to   p r o d u ce   o p tim al   o f f s p r in g   th r o u g h   s u cc ess iv g en er atio n s   m ar k e d   b y   im p r o v e m en ts   in   s o lu tio n   q u ality   [ 7 ] ,   [ 1 3 ] .   GA's  v er s atility   an d   ab ilit y   to   i d en tify   n ea r ly   o p tim al  s o lu tio n s   m ak it a   p o p u lar   o p tim izatio n   tech n iq u e.   C NNs  h av s ig n if ican tly   ad v an ce d   C AD  s y s tem s ,   b u t   th e y   s till   f ac c h allen g es,  p ar tic u lar ly   th e   v an is h in g   g r ad ien p r o b lem   a n d   th "d y in g   R eL U"  is s u e.   I n   "d y in g   R eL U, s o m o u tlier   n eu r o n s   b ec o m e   in ac tiv wh ich   lim its   th m o d el's  ab ilit y   to   lear n   co m p lex   f e atu r es  [ 1 4 ] .   E x is tin g   s o lu tio n s ,   lik v ar ian ts   o f   R eL U,   ad d r ess   s o m o f   th ese  is s u es  b u co m e   with   d r awb ac k s ,   in clu d i n g   h ig h e r   co m p u tat io n al  co s ts   an d   th e   n ee d   f o r   ex ten s iv p ar am eter   t u n in g .   T h ese  c h allen g es r ed u c th eir   p r ac ticality   in   clin ical  a p p licatio n s .   T h is   s tu d y   o f f er s   s o lu tio n   b y   in tr o d u cin g   n o v el  ad a p tatio n   o f   th R eL ac tiv atio n   f u n ct io n   in   p r e - tr ain ed   C NNs,  o p tim ized   u s in g   GA.   T h ad ap tiv f u n ctio n   ad ju s ts   d y n am ically   to   allo lim ited   n eg ativ o r   p o s itiv o u tp u ts   b ased   o n   an   a u to m atica lly   d eter m in ed   th r es h o ld .   T h is   a p p r o ac h   p r eser v es  th b en e f its   o f   n o n - lin ea r ity   wh ile  ad d r ess in g   v a n is h in g   g r ad ie n ts .   Un lik tr ad itio n al  m eth o d s   th at  r eq u ir e   m an u al  tu n in g ,   GA   au to m atica lly   f in e - tu n es  ac tiv a tio n   p ar am eter s ,   m ak in g   th s y s tem   m o r ef f icien an d   b ette r   s u ited   f o r   h a n d lin g   co m p lex   d ata.   B u ild in g   o n   p r io r   r esear ch   t h at  ap p lied   GA   t o   task s   lik f ea tu r s elec tio n   an d   h y p er p a r am eter   o p tim izatio n   in   m am m o g r am   an aly s is ,   th is   s tu d y   tak es  p i o n ee r in g   s tep   b y   u s in g   GA   to   o p tim ize  th n o n - lin ea r ity   lay er   its elf .   T h is   ap p r o ac h   d i r ec tly   tack les  th "d y in g   R eL U"  p r o b lem   an d   im p r o v es  th m o d el's  r o b u s tn ess .   T h is   s tu d y   co n tr ib u tes  to   th f o llo win g :   i)   I n tr o d u ctio n   o f   m eta h eu r is tic  GA   o p tim izatio n   with in   estab lis h ed   C NN  p r e - tr ain ed   lay er s ;   ii)  Me th o d   o f   ad ap te d   ac tiv at io n   f u n ctio n   o p tim izatio n   o n   m am m o g r am   d atasets a n d   iii)  Ad ap tin g   d if f er en ac tiv atio n   f u n ctio n s   u s in g   th p r o p o s ed   m eth o d   f o r   im p r o v ed   p er f o r m an ce .   R e L U A c ti vati on  F u n c ti on s N e u r on  A c ti vi ty (0,0) ELU P R e L U G E L U A c ti vati on  F u n c ti on s N e u r on  A c ti vi ty l e a k y R e L U (0 ,0 ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   2 8 2 0 - 2 8 3 3   2822   2.   RE L AT E WO RK S   I n   r ec e n y ea r s ,   C NN - b ased   s tu d ies  o n   m am m o g r am - r elate d   im ag es  h a v b ee n   p er f o r m ed   v ia   co m p u ter   v is io n   in   v ar io u s   s tag es,  s u ch   as  in   im ag p r e - p r o ce s s in g   [ 1 5 ] ,   ca n ce r   d etec tio n   an d   s eg m en tatio n   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] ,   an d   ca n ce r   class if icatio n   [ 1 8 ] [ 2 0 ] .   Sin ce   t h r e lev an f ea tu r es  wer au t o m atica lly   ex tr ac ted ,   th e   co n v o l u ted   c o m b in atio n   o f   f e atu r es  ex tr ac ted   f r o m   th e   tr ai n in g   im a g es  m ak es  it   d if f ic u lt  to   in ter p r et  wh a t   h ap p en e d   d u r i n g   th d ec is io n - m ak in g   p r o ce s s .   T h is   r elate s   to   in d u cin g   th n o n - lin ea r   f u n ctio n s   with in   th e   ar ch itectu r in   th e   f o r m   o f   r e p ea ted   lay e r s   with   co n v o l u tio n ,   wh ich   d is s o ciate s   th o r ig i n al  s tr aig h tf o r war d   co n v o l u tio n   an d   f ilter in g   p r o c ess   in   C NN.     I n   th p ast,  r esear c h er s   h av p r o p o s ed   s ev er al  in n o v ativ e   ap p r o ac h es  r elate d   to   ac ti v atio n   f u n ctio n s   to   en h an ce   th p er f o r m an ce   o f   C NNs  in   n etwo r k   a n aly s is .   An   ad a p tiv ac tiv atio n   f u n ctio n ,   n am ely   lay er - wis an d   n eu r o n - wis e,   was  in tr o d u ce d   with   o p tim izatio n   to   ac ce ler ate  m o d el  co n v er g e n ce   as  th ef f ec o f   s lo p e   r ec o v er y   d u r in g   tr ain i n g   [ 2 1 ] .   T h is   au th o r   also   p r o p o s ed   a   R o wd y   ac tiv atio n   f u n ctio n   to   b e   u s ed   with   m u ltip l e   ty p es o f   tr ain ab le   p a r am eter s   a ch iev ed   b y   in jectin g   s in u s o id a l f lu ctu atio n s   [ 2 2 ]   t o   less en   th s atu r atio n   r eg io n .   Similar ly ,   an o th e r   s tu d y   b y   [ 2 3 ]   p r o p o s ed   a   m o d if ie d   R eL U - b ased   ac tiv atio n   f u n ctio n   b y   in tr o d u cin g   a   p er io d ic   s in u s o id al  f u n ctio n   o n   th p o s itiv r eg io n   f o r   ac tiv atin g   th n eu r o n   o n   v o ice  o r d e r   class i f icatio n ,   s u g g esti n g   im p r o v e d   ac cu r ac y   in   co n v o l u tio n al  n eu r al  n etwo r k - lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( C NN - L STM )   m o d el.   I n   s tu d y   f o r   th e   d etec tio n   o f   d is tr ib u te d   d en ial  o f   s er v ice   attac k s   o n   r ec u r r en n eu r al  n etwo r k s ,   m o d if icatio n   o f   t h h y p er b o lic  tan g e n ac tiv atio n   f u n ctio n   k n o wn   as  T an h 2   wa s   in tr o d u ce d .   T h e   f u n ctio n   h a s   r an g o f   v alu es  b et wee n   0   a n d   1   in   th b ell - s h ap ed   cu r v f u n ctio n ,   wh ich   r e m o v ed   n eg ativ e   v alu es  th at  ca u s ed   th v a n is h in g   g r ad ien p r o b lem   in   d ee p   lear n in g   [ 2 4 ] .   Me an wh ile,   a n   ad a p tiv n etwo r k   en h an ce m e n u s in g   two - la y er   R eL U   was  in tr o d u ce d   f o r   t h b est  i n itializatio n   o f   its   n o n - lin ea r   o p tim izatio n   p r o ce s s   o n   th b est  least - s q u ar to   th e   b est  ap p r o x im atio n   o f   a   tar g et   f u n ctio n   [ 6 ] .   T h m et h o d   d et er m in ed   th n u m b er   o f   n eu r o n s   f o r   t h ac tiv atio n   to   b a d d ed   u n til  th b est  ap p r o x im atio n   lead s   to   th b est  m o d el  ac c u r ac y .   Ad d itio n ally ,   an   a d ap tiv R eL m eth o d   was  p r o p o s ed   b y   [ 2 5 ]   b y   o p tim izin g   t h p o s itio n   o f   wh en   th n eu r o n   in   th n eg at iv r eg io n   will  b ac tiv ated   b y   r etain in g   t h s h a p o f   t h R eL o n   t h ea r ly   lay er s   o f   C NN,   im p r o v in g   th ac cu r ac y   o f   t h r ee   d if f er en im ag d atab ases .   Fu r th er m o r e,   m o d if ied   R eL was  in tr o d u ce d   b y   [ 2 6 ] ,   in tr o d u cin g   co ef f icien t o   an   ex p o n en tial  v alu o n   th e   n eg ativ e - r e g io n   s lo p e,   cr ea t in g   s m all - s ca le  n eg ativ s lo p s im ilar   to   th e   leak y R eL with   th ex ce p tio n   o f   th n eg ativ s lo p e.       Alth o u g h   lim ited ,   s o m s tu d ies  h av f o cu s ed   o n   tailo r i n g   ac tiv atio n   f u n ctio n s   s p ec if ically   f o r   m am m o g r a m   d atasets .   I n   s t u d y   u s in g   co g e n ac tiv atio n   f u n ctio n   b ased   o n   th m o d if ied   T an h   f u n ctio n ,   in tr o d u ce d   to   b e   ap p lied   t o   m am m o g r am   im ag es,   with   th e   b e s ac cu r ac y   at  9 9 [ 2 7 ] .   N ex t,  r e p lace m en ts   o f   ac tiv atio n   f u n ctio n s   in   C NN  m o d els,  s u ch   as  p lacin g   th l ea k y   R eL [ 2 8 ] ,   a n d   PR eL [ 2 9 ]   wer d o n to   d eliv er   p r o m is in g   p er f o r m a n c in   b r ea s ca n ce r   class if icatio n   co m p ar e d   to   th eir   b ase  n etwo r k s .   T h ese  f u n ctio n s   m itig ated   th e   v an is h in g   g r ad i en p r o b lem   ca u s ed   b y   d y i n g   R eL o f ten   o b s er v ed   in   R e L U - b ased   n etwo r k s ,   im p r o v in g   class if icatio n   ac cu r ac y   th r o u g h   v a r io u s   m et h o d s .   T h ese  s tu d ies also   r ev ea led   th at  n o n - lin ea r ity   i n   a   n etwo r k   p lay s   v ital  r o le  in   d e f in in g   f ea tu r es  r ep r esen tin g   ea ch   class   an d   im p r o v in g   th m o d el’ s   g en er aliza tio n   th r o u g h   m ea n in g f u d ata  s p ar s it y .   Ho wev er ,   b esid es  r eq u ir in g   i n - d ep th   k n o wled g e   o f   d ev elo p in g   th e   m ath em atica m o d el  o f   th ac t iv atio n   f u n ctio n s ,   th ese  m eth o d s   ar ap p lied   to   cu s to m ized   n etwo r k   m o d el  to   th s p ec if ic  task s   an d   ar lim i ted   p ar ticu lar ly   d u to   th f i x ed   f u n ctio n s .   T h is   m ak es  it  m o r co m p licated   to   ad a p an d   g en er alize   to   o th e r   d atasets   an d   task s ,   af f ec tin g   th eir   g en e r aliza b ilit y .   T ab le  1   s u m m ar izes  p ast  s tu d ies th at  ex p lo r ed   t h m o d if icatio n   o f   ac tiv atio n   f u n ctio n s   with in   n eu r al  n etwo r k s   o n   v ar io u s   ap p licatio n s .       T ab le  1 .   Pas t r elate d   s tu d ies o n   m o d if icatio n   o r   in tr o d u ctio n   o f   n o v el  ac tiv atio n   f u n ctio n s   in   n eu r al  n etwo r k s   S t u d y   A c t i v a t i o n   f u n c t i o n   n o v e l t y   A p p l i c a t i o n / d a t a se t s   [ 6 ]   T w o - l a y e r   R e LU   a r c h i t e c t u r e   S e l f - a d j o i n t   sec o n d - o r d e r   e l l i p t i c   p a r t i a l   d i f f e r e n t i a l   e q u a t i o n s   [ 2 1 ]   La y e r - w i se   a n d   n e u r o n - w i se   a c t i v a t i o n   f u n c t i o n   S e mei o n ,   C I F A R - 1 0 ,   C I F A R - 1 0 0   a n d   S V H N   [ 2 2 ]   R o w d y   a c t i v a t i o n   f u n c t i o n ,   si n u so i d a l   f l u c t u a t i o n s   S e mei o n ,   C I F A R - 1 0 ,   C I F A R - 1 0 0   a n d   S V H N   [ 2 3 ]   S i n o so i d a l   i n j e c t i o n s,  s i n u s o i d a l   f l u c t u a t i o n s   V o i c e   o r d e r   c l a ssi f i c a t i o n   [ 2 4 ]   M o d i f i e d   T a n h   a c t i v a t i o n   f u n c t i o n   D i st r i b u t e d   d e n i a l   o f   serv i c e   a t t a c k   d e t e c t i o n   [ 2 5 ]   A d a p t i v e   R e LU   o n   [ - 1   0 ]   a n d   [ 0   - 1 ]   r e g i o n s   C i f a r 1 0 ,   C i f a r 1 0 0 ,   T i n y   I ma g e N e t   a n d   T e x t   d a t a b a s e s   [ 2 6 ]   M o d i f i e d   R e LU ,   n e g a t i v e   s l o p e   o n   t h e   n e g a t i v e   r e g i o n   M u l t i s p e c t r a l   i m a g e   f o r   l a b e l l e d   E u r o S A T   sa t e l l i t e   i ma g e s   [ 27 ]   M o d i f i e d   T a n h   f u n c t i o n   f o r   c o g e n t   a c t i v a t i o n   f u n c t i o n   M I A S   d a t a se t ,   m a mm o g r a m c l a ss i f i c a t i o n       Me an wh ile,   b io - in s p ir ed   m et ah eu r is tic  o p tim izatio n   m eth o d s   h a v b ee n   a p p lied   to   m a m m o g r am - b ased   s tu d ies,  d em o n s tr atin g   t h eir   ab ilit y   to   en h a n ce   th o v e r all  p er f o r m a n ce   o f   s y s tem s   wh en   co m b i n ed   with   C NN  ar ch itectu r es.  T h ese  alg o r ith m s   o f f er   d is tin ct  s tr en g t h s   an d   h av b ee n   in teg r ated   in t o   v ar io u s   s tag es  o f   m am m o g r a m   an aly s is   p ip elin e s   to   ad d r ess   s p ec if ic  ch allen g e s ,   im p r o v s y s tem   p er f o r m a n c e,   an d   co n tr ib u te  to   m o r ac cu r ate  an d   r eliab le  b r ea s ca n ce r   d iag n o s is .   Fo r   in s tan ce ,   in   s tu d y   f o cu s ed   o n   class if y in g   b r ea s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Gen etic  a lg o r ith m - a d a p ted   a ctiva tio n   fu n ctio n   o p timiz a tio n   o f d ee p   le a r n in g   …  ( N o o r   F a d z ila h   R a z a li )   2823   ab n o r m alities ,   a   GA - C NN  m o d el  ac h ie v ed   a n   ac cu r ac y   o f   9 8 . 5 b y   o p tim ally   ex t r ac tin g   f ea tu r es  f r o m   s eg m en ted   r eg i o n s   [ 3 0 ] .   An o t h er   f ea tu r s elec tio n   o p tim izatio n   m eth o d   was  ap p lied   u s in g   m u lti - o b jectiv e   im p r o v e d   an co lo n y   o p tim i za tio n   ( AC O)   b ased   o n   co r r elatio n   co ef f icien t,  wh ich   s h o wed   im p r o v ed   class if icatio n   r ates  wh en   ap p lied   to   m ac h i n lear n in g   class if ier s   [ 1 0 ] .   An o th er   f ea t u r s elec tio n   o p tim izatio n   u tili zin g   th ch a o tic - cr o w - s e ar ch   o p tim izatio n   alg o r ith m   was  also   em p lo y ed   to   o p tim ize  ac r o s s   m u ltip le  m am m o g r a m   d atab ases ,   r esu ltin g   in   en h an ce d   o v er all  ac cu r ac y   p er f o r m an ce   [ 3 1 ] .   W eig h ted   av er ag e   g r av itatio n al  s ea r ch   al g o r ith m s   wer u s ed   as  f ea tu r s ele ctio n   to   d eter m i n th b est  tex tu r al  m am m o g r am   f ea tu r p r o d u cin g   g o o d   r esu lt s   [ 1 9 ] .   I n   an o th e r   s tu d y ,   v ar io u s   m etah eu r is tic  o p tim izatio n   m eth o d s ,   in clu d i n g   GA,   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( PS O)   an d   a r tific ial  b ee   co l o n y   ( AB C )   alg o r ith m s ,   wer c o m p ar ed   ag ain s a   n o v el  E b o la   o p tim izatio n   s e ar ch   alg o r ith m   ( E OSA)   f o r   C NN  h y p er p ar am eter   o p tim izatio n   [ 1 1 ] ,   wh ich   d em o n s tr ated   im p r o v ed   p er f o r m an ce   b y   im p lem e n tin g   t h e   d is ea s e's  s u s ce p tib le - in f ec tio n - r ec o v er y   m o d el.   Op tim izatio n   o f   th e   m am m o g r am   p r e - p r o ce s s in g   s eg m en t atio n   u tili zin g   th a d ap tiv Ker n el - B ased   Fu zz y   C u ck o o   Sear ch   Op tim izatio n   C lu s ter in g   is   also   in tr o d u ce d ,   with   f u zz y - c - m ea n s   clu s ter in g   p r o b lem s ,   im p r o v in g   th Dice   s im ilar ity   in d ex   o n   s ev er al  m am m o g r am   im a g test s   [ 3 2 ] .   An o th er   s tu d y   b y   [ 3 3 ]   o p tim ized   th eir   class if ier   b y   u s in g   f ir e f ly   b in a r y   g r ey   o p tim izatio n   an d   m o th   f lam lio n   o p tim izatio n   in   a n   en s em b le  m o d el  to   class if y   th I Nb r ea s d ataset.   I n   s u m m ar y ,   th o p tim izatio n   p r o ce s s es  in   th ese  s tu d ies  we r ap p lied   af ter   t h ex tr ac ted   f ea tu r es,   an d   th ey   d i d   n o d ir ec tly   im p ac th tr ain in g   p ath   o f   th n etwo r k ,   wh ic h   led   to   th ted io u s   p r o ce s s   o f   d eter m in in g   wh ich   ty p es  o f   o p tim izatio n   alg o r it h m s   s u ited   th g iv en   task .   Mo r eo v er ,   m o s o f   th e   o p tim izatio n   alg o r ith m s   ar n ewe r   an d   less   estab lis h ed ,   r eq u ir in g   ex ten s iv k n o wled g o f   th m eth o d   t o   b e   ap p lied   to   o t h er   task s   as  well.   Ho wev er ,   th is   s h o ws  th at   co m b in in g   o p tim izatio n   tec h n iq u es  an d   C NN  ar ch itectu r es  h as  d em o n s tr ated   s ig n if ican p o ten tial  in   im p r o v in g   th ef f ec tiv en ess   o f   m am m o g r am - b ased   C AD   f o r   d iag n o s in g   b r ea s ca n ce r .   Su b s tan tial  en h a n ce m en ts   in   ac cu r ac y   an d   r eliab ilit y   a r ac h iev ed   b y   u tili zin g   th e   ad v an tag es  o f   o p tim izin g   d if f er en p h ases   o f   t h ar ch itectu r e.   C o n tin u e d   p r o g r ess   in   th is   f ield ,   p ar ticu lar ly   wh en   ap p lied   with in   th e   C NN  ar ch i tectu r e ,   h as  th e   p o ten tial   to   r ev o l u tio n ize  t h id e n tific a tio n   an d   tr ea tm e n o f   b r ea s t c an ce r ,   r esu ltin g   in   i m p r o v e d   p atien o u tco m es.   I n   co n clu s io n ,   d ev el o p m en ts   o f   C NN - b ased   an aly s is   o f   m am m o g r am - r elate d   im ag es  h av e   h ig h lig h ted   th im p o r tan ce   o f   u s in g   d if f er e n n o n - lin ea r   ac tiv atio n   f u n cti o n s   in   im p r o v in g   th e   n etwo r k s   ca p ac ity   to   ex t r ac co m p lex   in f o r m atio n .   Ho we v er ,   n o v el  n o n - lin ea r   m o d els  s u ch   as  t h o s d e m o n s tr ated   b y   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ]   a r e   im p lem en ted   t h eo r etica lly   an d   h av e   n o t   b ee n   co n d u cte d   o n   c r itical  r ea l - wo r ld   d atasets   s u ch   as  m ed ical  im ag es.   Oth er wis e,   it  d o cu m en ted   th n ee d   a n d   its   im p o r tan ce   well  a n d   p r o v i d ed   b ase  k n o wled g e   to   th e   m ath em atica l   d ev elo p m e n t to   im p r o v t h n etwo r k s   p er f o r m an ce .         3.   M E T H O D   T h is   s tu d y   p r o p o s ed   a   m eth o d   to   im p r o v t h f in al   f ea tu r e   ex tr ac tio n   p ath   b y   in tr o d u cin g   a   GA - b ased   o p tim izatio n   o n   th last   R eL lay er   in   th C NN   f ea tu r ex tr ac tio n   p ath way .   T h m o d el  im p r o v em en is   d em o n s tr ated   b y   c o m p ar in g   th m o d el’ s   p er f o r m an ce   b ef o r e   an d   af ter   o p tim izatio n   an d   v alid ated   o n   two   m am m o g r a m   d atasets   to   p r o v th h y p o th esis   o f   th is   s tu d y .   T h is   s tu d y   u s es  m am m o g r a m   im ag es  as  in p u to   an   o p tim ized   C NN  p ath way   f o r   b est  f ea tu r ex tr ac tio n   b ased   o n   m etr ics  p er f o r m an ce .   Fir s t,  th im ag es  wer pr e - p r o ce s s ed   to   o b tain   th m ass   lo ca tio n ,   an d   th cu s to m ized   o p tim ized   C NN  u s in g   GA  was  ap p lied   d u r in g   f ea tu r e x tr ac tio n .   Fin ally ,   th e   m ass   was  class if ied   as  b en ig n   o r   m alig n a n t.  All  m o d el  d ev e lo p m en is   d o n e   i n   wo r k s tatio n   eq u ip p ed   with   a n   I n tel®  C o r e   i7 - 1 2 7 0 0   2 . 1   GHz ,   GPU  g r ap h ic   ca r d   o f   1 2 GB   an d   R AM   3 2 GB ,   th r o u g h   MA T L AB ,   Natick ,   M ass ac h u s etts T h Ma th wo r k s   I n c.   p latf o r m .   T h e   f o llo win g   s u b s ec tio n s   d is cu s s   th d etails o f   th p r o p o s ed   m e th o d .     3 . 1 .     Da t a s et   prepa ra t io n   T wo   m am m o g r am   d atasets   ar em p lo y e d   in   th is   s tu d y   t o   v alid ate  th p r o p o s ed   m eth o d .   First,  an   estab lis h ed ,   p u b licly   av ailab le   d ig itized   m am m o g r am   o f   I N b r ea s wid ely   u s ed   in   m u ltip le   s tu d ies  [ 1 8 ] ,   [ 3 1 ] ,   [ 3 3 ] [ 3 6 ]   is   o b tain ed   f r o m   its   s o u r ce   [ 3 7 ] .   T h im a g es  wer co llected   f r o m   Un iv er s id ad e   d Po r to ,   Po r tu g al,   f r o m   C en tr o   Ho s p italar   d S.  J o ão   B r ea s C en ter ,   co n tain in g   1 1 5   ca s es  o f   b r ea s lesi o n s .   On ly   th m ass   ca s es  ar s elec ted   in   th is   s tu d y ,   r esu ltin g   in   1 1 2   im ag es  with   b o th   b en ig n   an d   m alig n an m ass es.  T h I Nb r ea s d ataset   is   co m p r is ed   o f   2 6 . 8 % d en s er   b r ea s ts   [ 3 7 ] Ad d itio n ally ,   th is   s tu d y s   s ec o n d   m a m m o g r am   d ataset,   ter m ed   t h e   I PP T - m am m o ,   was  r etr o s p ec ti v ely   co llected   at  t h I n s titu Per g ig ian   d an   Per u b ata n   T er m aj u   ( I PP T ) ,   Un iv er s iti  Sain s   Ma lay s ia  B er tam ,   Ma la y s ia,   ac co r d in g   to   r elev a n la ws  th r o u g h   t h ap p r o v al  o f   th in s titu tio n s   h u m an   eth ics  r esear ch   co m m ittee  f o r   th is   r esear ch   s tu d y   ( Fil e:  J E Pe M/2 1 0 9 0 6 2 4   y ea r : 2 0 2 1 ) .   I c o n tain ed   2 0 0   b r ea s t   m ass   lesi o n   ca s es  with   an n o tated   ab n o r m alities   b y   e x p er t   r ad i o lo g is ts   an d   co m p r is ed   6 0 d en s b r ea s d e n s ity .   B o th   d atas ets  in clu d g r o u n d - tr u th   in f o r m atio n   s u ch   as  th m ass es'  R an g o f   I n ter est  ( R OI ) ,   b r ea s d en s ity   lev el,   an d   ty p es o f   a b n o r m ality .     T h im ag es   co n tain e d   with in   b o th   d atasets   wer ap p lied   wit h   n o r m aliza tio n   an d   o t h er   m o r p h o lo g ical   p r o ce s s in g   tech n i q u es.  T h is   is   d o n e   to   ex t r ac o n l y   th b r ea s r eg io n   to   elim in ate  u n n ec ess ar y   ar tef ac ts   [ 2 0 ] Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   2 8 2 0 - 2 8 3 3   2824   An   im ag en h an ce m en p r o c e s s   b ased   o n   h is to g r am   eq u aliz atio n   f r o m   o u r   p r ev io u s   s tu d y   [ 3 8 ]   is   ap p lied ,   an d   th p r o ce s s   is   d ep icted   in   Fig u r 2 .             Fig u r 2 .   Pre - p r o ce s s in g   o f   th in p u t im ag es       T h m eth o d   is   p er f o r m e d   b y   a d ju s tin g   th e   co n tr ast  b ased   o n   th b r ea s d en s ity   le v el  th at   is   s u b jecte d   to   th o b ject  d etec tio n   m eth o d .   T o   less en   th ef f ec o f   o v e r f itti n g   d u t o   lo tr ain ab le  i m ag es  b y   u s in g   t h is   d ataset  f o r   th d ee p   lear n in g   a p p r o ac h ,   g e o m etr ical  a u g m en tat io n ,   s u ch   as  r o tatio n   r an g es  o f   - 2 0   to   3 5 0   d eg r ee s ,   f lip p in g ,   an d   r an d o m   s ca lin g   o f   1 . 0 1 . 3   m a g n itu d e ,   ar ap p lied   to   th im ag es  to   in cr ea s th tr ain in g   n u m b er   an d   im p r o v e   m o d el  c o n v e r g en ce .   T h e   d ataset  is   d iv i d ed   i n to   tr ain in g ,   v alid atio n ,   an d   test in g   d atasets   at  a   r atio   o f   6 5 : 1 5 :2 0   to   test   th p r o p o s e d   m eth o d .     3 . 2 .     O ptimized  CNN  f ea t ure  ex t ra ct io n   Nex t,  th m ass   in p u im ag es  a r f ed   in to   th C NN  f ea tu r ex tr ac tio n   n etwo r k   th at  h as  b ee n   m o d if ied   with   th o p tim izatio n   p r o ce s s   p r o p o s ed   in   th is   s tu d y ,   as  d ep ic ted   in   Fig u r 3 .   Fig u r e   3 ( a)   illu s tr ates  th p r o p o s ed   o v er all  d esig n   f o r   th e   C NN  tr ain in g   p at h w ay   f o r   f ea tu r e   ex tr ac tio n   an d   class if icatio n .   Me a n wh ile,   Fig u r e   3 ( b )   s h o ws th m o d if icatio n   m ad o n   th n o n - lin ea r   ac tiv atio n   la y er   f o r   th o p tim izatio n .             Fig u r 3 .   T h ar ch itectu r o f   t h p r o p o s ed   m et h o d o l o g y .   ( a)   C NN  tr ain in g   an d   ( b )   GA  o p ti m izatio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Gen etic  a lg o r ith m - a d a p ted   a ctiva tio n   fu n ctio n   o p timiz a tio n   o f d ee p   le a r n in g   …  ( N o o r   F a d z ila h   R a z a li )   2825   3 . 2 . 1 .   CNN  t ra ini ng   pa t hwa y   I n   th f ea tu r e x tr ac tio n   p h ase,   p o o lin g   la y er s   an d   ac tiv ati o n   f u n ctio n s   ar u tili ze d   to   im p lem en t   s p atial  d o wn   s am p lin g   an d   i n tr o d u ce   n o n - lin ea r ity   to   t h e   m o d el.   T h e   esti m atio n   o f   t h o p tim al   d ec im al  p r o b a b ilit y   th at  g iv en   class   b elo n g ed   to   m em b er   o f   class   o cc u r s   o n   th So f tMa x   f u n cti o n   lay er   d u r in g   t h e   class if icatio n   p h ase.   T o   test   t h p r o p o s ed   m eth o d ,   th is   s tu d y   em p lo y e d   two   estab lis h ed   p r e - tr ain ed   C NN  n etwo r k s   o f   R esNet5 0   [ 4 ]   an d   Sh u f f leNe t   [ 3 9 ] B o th   n etwo r k s   wer tr ai n ed   o n   a   m ass iv I m ag eNe d ata b ase  to   ex tr ac a n d   lear n   h ig h er   a n d   s em an tic  f ea tu r es,  in clu d in g   p atter n s   in   im a g es  wh er t h lear n ed   weig h ts   ar e   r eu s ed   as  p ar o f   th tr an s f er   lear n in g   p r o ce s s .   T h e   two   C NNs  s elec ted   in   th is   s tu d y   r ep r esen lig h tweig h C NN  f o r   Sh u f f leNe an d   h ea v y wei g h C NN  f o r   R esNet5 0   with   1 . 2   m illi o n   an d   2 5 . 5   m illi o n   t r ain in g   p a r am eter s ,   r esp ec tiv ely .   B o th   ar ch itectu r es  also   d if f e r   in   ter m s   o f   s p ec if ic  r eq u ir em en ts   o f   s p ec if ic  task s ,   s u ch   as   co m p u tatio n al  r eso u r ce s   an d   m o d el  s ize  co n s tr ain ts   an d   u n i q u ely   r ep r esen d if f er e n ty p es   o f   p r e - tr ai n ed   C NN  ar ch itectu r es  estab lis h ed   in   th n eu r al  n etwo r k   f ield .   T o   u tili ze   th p r e - t r ain ed   n etwo r k s   with   th p r o p o s e d   m eth o d ,   b o th   C NN  m o d els’  f u lly   co n n ec ted   lay er s   ar r e m o d ell ed   to   o u tp u two   class es,  b en ig n   an d   m alig n an t,   an d   th e   tr ain i n g   p ar am eter s   ar s et  th s am e   as  lis ted   in   T a b le  2 .   No te   th at  th e   s ec o n d   I P PT - m am m o   d ataset  r eq u ir ed   h ig h er   m ax im u m   ep o ch   an d   m in i - b atc h   s ize  n u m b er   f o r   tr ain in g   as  it  co n tain ed   la r g er   im ag e   s am p les  th an   th I Nb r ea s t d ataset.       T ab le  2 .   Hy p e r p ar am ete r   s ettin g s   f o r   C NN  tr ain in g   f o r   I Nb r ea s t a n d   I PP T - m am m o   d ataset s   H y p e r p a r a me t e r   s e t t i n g   S e t   v a l u e / d a t a s e t   I N b r e a st   IPPT - mammo   M a x i m u m   e p o c h   50   80   M i n i - b a t c h   s i z e   80   1 2 8   Le a r n i n g   r a t e   0 . 0 0 1   S o l v e r   A d a p t i v e   m o me n t   e s t i m a t i o n   ( A d a m)   L2   R e g u l a r i z a t i o n   0 . 0 0 0 1       3 . 2 . 2 .   G enet ic  a lg o rit hm   o ptimiza t io n pa t hwa y   I n   th is   s tu d y ,   th p r o p o s ed   o p tim izatio n   p ath way ,   as  in   Fig u r 3 ,   is   co n d u cted   o n   th last   ac tiv atio n   f u n ctio n   d u r in g   th f ea tu r ex t r ac tio n   s tag e.   Usi n g   th last   ac tiv atio n   f u n ctio n   to   b m o d i f ied   allo ws  th d ef au lt   ex tr ac tio n   p r o ce s s   o n   th u p p e r   lev el  o f   th n etwo r k   to   s h ap th f in al  d ec is io n   b o u n d ar y   o u tp u f o r   th s p ec if ic   task .   T h last   f ea tu r e   ex tr ac ti o n   s tag e’ s   R eL ac tiv atio n   f u n ctio n ,   lay er s   1 7 3   a n d   1 6 8   f o r   R esNet5 0   an d   Sh u f f leNe t,  was r ep lace d   with   cu s to m ized   R eL an d   leak y R eL ac tiv atio n   f u n ctio n s .   T h cu s to m ized   ac tiv atio n   f u n ctio n s   ar b u ilt  to   r ec eiv e   a n   ad ap ta b le  p a r am eter   v alu s et  as  th th r esh o ld ,   ± ,   th at   co n tr o ls   th p o s itio n   o f   th ac tiv atio n   g r ap h   to   b e   ac tiv ated   b y   s h if tin g   t h g r ap h   f r o m   its   d ef au lt  p o s itio n   o f   ( 0 , 0 )   to   th o p tim ized   ( ±   , 0 )   o n   th x - ax is .   T o   o p tim ize  th th r esh o ld ,   GA,   m etah eu r is tic  o p tim izatio n   a p p r o ac h   b ased   o n   n atu r al  g en etic  s elec tio n   b ased   o n   th e   s u r v iv al  o f   t h f ittes co n ce p to   f in d   th e   b est  s o lu tio n   to   p r o b lem ,   was  em p lo y ed   [ 1 3 ] .   T h b est  ±   is   d eter m in ed   th r o u g h   g en e tic  o p er ato r s   o f   cr o s s o v er   an d   m u tatio n   b ased   o n   th b est  co m b in atio n   o f   t h in itialized   p ar en ch r o m o s o m as  p ar am eter s   s elec ted   at  th s tar o f   th e   f ir s p o p u latio n   tr ai n in g .   T h e   s ea r ch   s p ac e   is   s et  f o r   th t h r esh o ld ,   ±   with   u p p er   an d   lo wer   b o u n d   s et  to   [ - 1   1 ] .   T h GA  is   ev alu ated   with   th v alid atio n   d ataset  d u r in g   th C NN  tr ain in g   as  th e   o p tim al  s o lu tio n   o f   th f itn e s s   f u n ctio n .   Giv en   th p r o b a b ilit y ,   P ,   o f   d r awin g   in d iv i d u al,   i ,   in   th in itia l   p o p u latio n   wh er e   it  is   d ef in e d   b ased   o n   th f it n ess   f u n ctio n   F ( x, y)   wh e r x   a n d   y   ar p ar a m eter s   d ef in in g   th i   ch ar ac ter is tics   o r   g en o ty p wh en   GA  is   lo o k in g   f o r   o p tim al  v alu in   s ea r ch   s p ac w ith in   t h to tal  n u m b er ,   N,   o f   i   in   p o p u latio n ,   d e f in ed   as   in   ( 1 ) :     = |  ( , )  ( , )  |   (1 )     T h C NN  tr ain in g   u n d er g o es  f o r war d   an d   b ac k wa r d   p r o p ag atio n ,   as  th e   b est  ±   is   u p d ated   t h r o u g h   th cu s to m ized   ac tiv atio n   f u n ctio n   lay er   o n   ea ch   m i n i - b atc h   tr ain in g .   I n   th is   s tu d y ,   t h s ettin g   f o r   th e   GA  is   co n d itio n e d   to   allo elite  ch r o m o s o m e,   m u tatio n ,   an d   cr o s s o v er   in ter m ed iate  in   th s elec tio n   p r o ce s s   to   allo w   d iv er s p o p u latio n   an d   p r o v i d b ala n ce   b etwe en   e x p lo r at io n   an d   ex p l o itatio n   to   f in d   t h o p tim al  s o lu tio n .   T h n u m b er   o f   in d iv id u als,  i ,   in   th e   p o p u latio n ,   wer e   elite  a n d   p r eser v ed   in   ea ch   g en e r atio n   is   s et  t o   th e   to p   2   in d iv id u als with   th b est f itn es s   s co r e.     T h p r o p o s ed   m o d if icatio n   is   m ad o n   two   estab lis h ed   ac tiv atio n   f u n ctio n s   o f   R eL an d   l ea k y R eL U.   T h p r o b a b le  th r esh o ld   s h if ts   in   th n eg ativ o r   p o s itiv n eu r o n   ac tiv ity   r an g in   th x - ax is   ar ex p ec ted   to   h elp   ac tiv ate  th d ea d   n eu r o n   th at  is   p o s s ib ly   d ea d   in   th d ef au lt  s ettin g s   b ef o r th p r o p o s ed   o p tim izatio n .   T h is   is   esp ec ially   tr u at  th en d   o f   t h ex tr ac tio n   s tag to   allev iat th d ea d   n eu r o n   p r o b lem s   ca u s ed   b y   t h u p p er - lev el  R eL U,   wh er d ir ec e v alu atio n   ca n   b m ad th r o u g h   th f itn ess   f u n ctio n   f o r   o p ti m ized   p er f o r m an ce .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   2 8 2 0 - 2 8 3 3   2826   Fig u r 4   s h o ws th p o s s ib le  lo ca tio n   o f   θ ± t   o n   x - ax is   an d   its   s u b s eq u en t lin ea r   eq u ati o n   g r a p h   f o r   th p r o p o s ed   m eth o d   o n   th o r ig in al  r e d   g r a p h s   f o r   Fig u r 4 ( a )   R eL an d   Fig u r 4 ( b )   leak y R eL U,   s h if te d   to   b lu a n d   y ello w   g r ap h s   r esp ec tiv ely ,   ac co r d in g   to   th o p tim ized   θ ± t   v alu e,   with   p o s itiv an d   n eg ativ s lo p es  α  an d   β  r etain ed   at  th eir   d ef au lt  v alu es.           ( a)   ( b )     Fig u r 4 .   Activ atio n   f u n ctio n s   g r ap h s   o f .   ( a )   R eL an d   ( b )   l ea k y R eL U.   T h o r ig in al  R eL an d   leak y R eL ( r ed ) ,   p o s s ib le  GAa - R eL an d   GAa - L ea k y R eL o n   t h n e g ativ th r esh o ld   ( b lu e ) ,   an d   p o s itiv th r esh o ld   ( o r an g e) ,   wh er e   θ i   is   th o r ig in a l th r esh o ld   p o s itio n       a.   Gen etic  alg o r ith m - a d ap ted   r ec tifie r   lin ea r   u n it  ( GAa - R eL U)     Fig u r 4 ( a)   s h o ws  th R eL g r ap h s   an d   m o d if icatio n s   p o s s ib le  d u e   to   th p r o p o s ed   m eth o d .   No te   th at   th o r ig in al  th r esh o ld   was  f ix e d   at    0   an d   th s lo p β  =1   v al u es  f o r   n eu r o n   ac tiv atio n     ( p o s itiv r eg io n )   r etain ed   f o r   all  g r a p h s .   T h o r i g in al  R eL ac tiv atio n   f u n ctio n   f( x) ReLU   is   as in   ( 2 ) .     ( ) =  ( 0   ,  ) ;   =   { 0 ,    <    ,      ,    = ( 0 , 0 ) , = 1   (2)     I n   th ca s o f   th o r ig in al   R eL ( r ed )   o f   Fig u r 4 ( a) ,   th e   th r e s h o ld   o f     is   alwa y s   ( 0 , 0 )   p o s itio n ,   in   wh ich   th n eu r o n   will  b ac tiv ated   wh en   th in p u .   T h s im p licity   o f   R eL r elies  o n   its   lin ea r   eq u atio n ,   wh ich   p er m an en tl y   d ea ctiv ates  th n eu r o n   wh en   th in p u is   less   th an   0 .   T h is   im p r o v es  th co m p u tatio n   ab ilit y   to   tr ain   m u ltip le  lay er s   o f   C N b y   in tr o d u ci n g   s p ar s ity   with in   th weig h u p d ate   [ 4 ] T h i s   s tu d y   p r o p o s ed   th e   GAa - R eL ac tiv atio n   f u n ctio n ,   r e p lacin g   th f in al  R eL la y er   in   th e   o r ig i n al  C NN  ar ch it ec tu r e,   to   allo a n   u n r estrictiv e,   alb eit  co n tr o lled   th r esh o ld   f o r   th R eL th at  en ab les  weig h u p d ates  f r o m   th n eu r o n   ac tiv atio n   o n   th in p u x .   T h GAa - R eL f u n ctio n   ( )     is   as  in   ( 3 ) ,   with   its   p o s s ib le  g r ap h s   in   Fig u r 4 ( b ) ,   wh er th e   in ter s ec tio n   C   is   o b t ain ed   au t o m atica lly   b y   r etain in g   th e   p o s itiv r eg io n   s lo p e     as =   1   an d   n eg ativ e   r eg io n   s lo p α   =   0 ,   wh ile   th e   g r a p h   is   s h if ted   b y   ±   v alu e   o n   th x - ax is   o p tim ized   th r o u g h   th GA   s ea r ch   d u r in g   th tr ain in g   lo o p .     ( ) =  ( 0   ,  + ± ) ; =   { ± ,      < ±  + ,      ±   , at   θ i = ( ± , 0 ) , = 1   (3 )     b.   Gen etic  alg o r ith m - a d ap ted   lea k y   r ec tifie r   lin ea r   u n it  ( GAa - leak y R eL U)   Ad d itio n ally ,   th p r o p o s ed   m e th o d   is   test ed   o n   an o th er   estab lis h ed   ac tiv atio n   f u n ctio n   o f   leak y R eL as  d ep icted   in   Fig u r e   4 ( b ) ,   wh e r th o r ig in al   leak y R eL is   d ev elo p ed   to   im p r o v th e   p er f o r m an ce   o f   th e   R eL U   [ 4 0 ] .   T h lea k y R eL allo ws  n o n - ze r o   g r ad ie n to   ac tiv at s p ec if ic  n eu r o n s   an d   im p r o v th d ea d - n e u r o n   p r o b lem   in   th R eL b y   in tr o d u cin g   f ix ed   l o w - v alu c o ef f icien t,  α as  th n e g ativ s lo p e.   T h α   allo ws  s m all  s k ew  s lo p o f   th e   n eg at iv r eg io n ,   th u s   leak ed   ac tiv ated   n eu r o n   p r ev e n tin g   d ea d   n eu r o n   p r o b lem   i n   R eL U.   T h av ailab ilit y   o f   th e s ac tiv ated   n eu r o n s   allo ws  th p r eser v atio n   o f   im p o r tan f ea tu r lear n in g   a n d   im p r o v es  p er f o r m a n ce .   I n   th is   wo r k ,   we  tak f u r th er   a d v an t ag o f   leak y R eL an d   im p le m en o u r   p r o p o s ed   o p tim izatio n   m eth o d ,   GAa - lea k y R eL U.   I n   th is   s tu d y ,   th p o s itiv r eg io n   s lo p e ,   α is   s et  to   d ef au lt  0 . 0 1 ,   an d   ( 4 )   in d icate s   th o r ig in al  leak y R eL eq u atio n   ( )  ,   wh er ea s   ( 5 )   in d i ca tes  th GAa - leak y R eL U   f u n ctio n   ( )      wh en   ap p lie d   to   th p r o p o s ed   m eth o d .   A c t i v a t i on   Fu n c t i on   :   R e LU N e ur o A c t i v i t y A c t i v a t i on   Fu n c t i on   :   l e a k y R e LU N e uro A c t i v i t y S l op e   β  =   1 S l op e   α  =   0 S l ope   β  =   1 S l ope   α  =   0 . 0 1 ( a ) ( b ) A c t i v a t i on   Fu n c t i on   :   R e LU N e ur o A c t i v i t y A c t i v a t i on   Fu n c t i on   :   l e a k y R e LU N e uro A c t i v i t y S l op e   β  =   1 S l op e   α  =   0 S l ope   β  =   1 S l ope   α  =   0 . 0 1 ( a ) ( b ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Gen etic  a lg o r ith m - a d a p ted   a ctiva tio n   fu n ctio n   o p timiz a tio n   o f d ee p   le a r n in g   …  ( N o o r   F a d z ila h   R a z a li )   2827   ( )  =  (    ,  )   ;   =   {  ,    <    + ,      ,    = ( 0 , 0 ) , = 0 . 01 , = 1   (4)     ( )  =  (    ,  ) ; = { α x ,      < ±  ± ,      ± , at   θ i = ( ± , 0 ) , α = 0 . 01 , β = 1   (5 )     T h C NN - ex tr ac ted   f ea tu r es  ar th en   class if ied   to   g et  th e   b est  p er f o r m an ce   s co r es  o n   th test in g   d ataset.   I n   th is   s tu d y ,   th cu s to m ized   ac tiv atio n   f u n ctio n   lay er   is   o n ly   ap p lied   to   th last   lay er   o f   f ea tu r e   ex tr ac tio n .   T h is   s tep   is   d o n t o   allo s tr ict  f ea tu r ex tr ac tio n   an d   s p ar s ity   o n   th u p p e r   lay er   d u r i n g   s em an tic   f ea tu r ex tr ac tio n   u s in g   t h o r i g in al  R eL an d   o n ly   allo ad ap tiv en ess   o n   th f i n al  ex tr ac ti o n   s tag e.     3 . 3 .     P er f o rma nce  met rics   T h ev alu atio n   o f   th p r o p o s ed   m o d el  is   b ased   o n   t h co n f u s io n   m atr ix   ( C M) ,   wh ich   in c lu d es  f o u r   co m p o n en ts T r u p o s itiv e   ( T P),   f alse  p o s itiv ( FP ) ,   tr u e   n eg ativ ( T N) ,   an d   f alse  n e g ativ ( FN) .   E ac h   co m p o n en ca p tu r es  s p ec if ic   asp ec ts   o f   th e   m o d el's  p er f o r m an ce T id e n tifie s   co r r ec tl y   p r e d icted   p o s itiv m alig n an ca s es,  FP   co u n ts   in co r r ec tly   p r e d icted   p o s itiv m alig n an as  b en ig n   ca s es,  T r ep r esen ts   co r r ec tly   p r ed icted   n eg ativ ca s es,  an d   FN  tallies   m is s ed   p o s itiv ca s es.  Usi n g   th ese  f o u n d atio n al  co m p o n en ts ,   th ev alu atio n   p r o ce ed s   with   th ca lcu latio n   o f   m etr ics  th r o u g h   ( 6 )   to   ( 9 ) ,   en a b lin g   d etaile d   ass es s m en o f   th e   m o d el's st r en g th s   an d   wea k n e s s es.        Acc u r ac y ,   Acc   =   TP + TN TP + FN + TN + FP .   ( 6 )     Sen s itiv ity   / Reca ll  =   TP TP + FN .   ( 7 )     Sp ec if icity   =   TN ( TP + FN ) .   ( 8 )     F1 - s co r =   2x Pr ecis i o n   X   Recal l Pr ecis i o n + Recal l .   ( 9 )       4.   RE SU L T   AND  DI SCUS SI O N   4. 1   Dif f er ent   pre - t ra ined mo dels   T h is   s ec tio n   p r esen ts   th r esu lts   o f   th p r o p o s ed   m eth o d   ev alu ated   o n   t h I Nb r ea s t   d a taset.  T wo   estab lis h ed   p r e - tr ain e d   n etwo r k s ,   R esNet5 0   an d   Sh u f f leNe t,  wer u s ed   f o r   th e   ev alu atio n .   T h c o m p ar is o n   h ig h lig h ts   th p er f o r m an ce   o f   m o d els  tr ain ed   u n d e r   two   co n d itio n s th d ef au lt  R eL ac tiv atio n   o f   th p r e - tr ain ed   n etwo r k s   an d   th e   m o d i f ied   v er s io n s   tr ain e d   with   GAa - R eL U.   T h r esu lts   ar s u m m ar ized   in   T a b le  3 .   B ased   o n   th r esu lts   in   T ab le  3 ,   Sh u f f leNe o u t p er f o r m ed   R esNet5 0   ac r o s s   all  te s ted   m etr ics  f o r   I Nb r ea s ca n ce r   class if icatio n .   W h en   tr ain ed   u s in g   th p r o p o s ed   GAa - R eL ac tiv atio n   f u n ctio n ,   b o t h   m o d els   s h o wed   n o tab le  im p r o v e m en t s   o v er   th eir   d ef au lt  R eL U - ba s ed   co u n te r p ar ts .   Sh u f f leNe ac h iev ed   t h b est   p er f o r m an ce   with   an   ac cu r ac y   o f   9 9 . 0 0 %,  an   F1 - s co r o f   0 . 9 8 5 1 ,   s en s itiv ity   o f   1 . 0 0 0 ,   an d   s p ec if icity   o f   0 . 9 8 5 2 .   R esNet5 0   al s o   s h o wed   im p r o v em en t,  ac h iev in g   9 7 . 0 1 ac cu r ac y ,   an   F1 - s co r o f   0 . 9 5 5 9 ,   an d   s p ec if ici ty   o f   0 . 9 5 5 9 ,   w h ile  m ain tain in g   s en s itiv ity   o f   0 . 9 8 4 8 .   T h ese  r e s u lts   d em o n s tr ate  th at  th e   p r o p o s ed   GAa - R eL m eth o d   en h an ce s   p er f o r m a n ce   ef f ec tiv ely   ac r o s s   d if f er en p r e - tr ain ed   n etwo r k s ,   ac h iev in g   r esu lts   o n   p ar   with   o r   b etter   th a n   d ef a u lt c o n f ig u r atio n s ,   p ar ticu lar ly   f o r   Sh u f f le Net.       T ab le  3 .   C lass if icatio n   o f   b r ea s t m ass   f o r   I Nb r ea s t d ataset  u s in g   th o r ig in al  R eL v s .   p r o p o s ed   GAa - R eL on  d if f er e n t p r e - t r ain ed   n etwo r k s   M e t r i c   S h u f f l e N e t   R e sN e t 5 0   R e LU   ( D e f a u l t )   GAa - R e LU   R e LU   ( D e f a u l t )   GAa - R e LU   A c c u r a c y   ( %)   9 7 . 5 1   9 9 . 0 0   9 5 . 0 0   9 7 . 0 1   S e n s i t i v i t y / R e c a l l   ( TP R )   0 . 9 6 8 7   1 . 0 0 0 0   0 . 9 8 4 8   0 . 9 8 4 8   S p e c i f i c i t y   ( TFR)   0 . 9 7 7 8   0 . 9 8 5 2   0 . 9 3 3 3   0 . 9 5 5 9   F1 - s c o r e   0 . 9 6 2 4   0 . 9 8 5 1   0 . 9 2 8 6   0 . 9 5 5 9       4 . 2 .     Dif f er ent   a ct iv a t io n f un ct io ns     I n   th is   ex p er im en t,  test in g   an d   co m p ar is o n   to   ev alu ate  th p r o p o s ed   m eth o d   o n   an o th er   estab lis h ed   ac tiv atio n   f u n ctio n ,   leak y R eL U.   T h e   ex p e r im en is   test ed   b a s ed   o n   m etr ics  o f   ac c u r ac y ,   s e n s itiv ity ,   s p ec if icity ,   an d   F1 - s co r es.  T h R esNet5 0   r esu lt  f r o m   T ab le   3   is   th en   tab u lated   ag ain   in   T ab le  4 ,   wh er e   its   p er f o r m an ce   is   co m p ar ed   to   th p r o p o s ed   m et h o d   ap p lied   to   t h s ec o n d   ac ti v atio n   f u n ctio n   o f   leak y R eL U.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   2 8 2 0 - 2 8 3 3   2828   T ab le  4 .   C lass if icatio n   o f   b r ea s t m ass   f o r   I Nb r ea s t d ataset  u s in g   th o r ig in al  R eL an d   lea k y R eL v s .   th p r o p o s ed   GAa - R eL an d   GAa - leak y R eL U   M e t r i c / D a t a se t   I N b r e a st   Re L U   ( D e f a u l t )   G Aa - Re L U   l e a k y Re L U   G Aa - l e a k y R e L U   A c c u r a c y   ( %)   9 5 . 0 0   9 7 . 0 1   9 3 . 0 3   9 9 . 0 0   S e n s i t i v i t y   /   R e c a l l   ( TPR)   0 . 9 8 4 8   0 . 9 8 4 8   0 . 9 6 9 7   0 . 9 6 9 7   S p e c i f i c i t y   ( TN R )   0 . 9 3 3 3   0 . 9 5 5 9   0 . 9 1 1 1   1 . 0 0 0 0   F1 - s c o r e   0 . 9 2 8 6   0 . 9 5 5 9   0 . 9 0 1 4   0 . 9 8 4 6       Fro m   T ab le  4 ,   th s u b s titu tio n   o f   R eL to   leak y R eL f o r   th I Nb r ea s t   d ataset  d ec r ea s ed   its   o v er all   p er f o r m an ce .   Oth er   m etr ics,  s u ch   as  ac cu r ac y ,   d r o p p ed   to   9 3 . 0 3 %,  a n d   F1 - s co r e,   s en s itiv ity ,   an d   s p ec if icity   v alu es  d r o p p e d   as  well.   T h is   s u g g ests   th at  s im p ly   r e p lacin g   th R eL with   lea k y R eL d o es  n o n ec ess ar ily   im p r o v its   d y in g   R eL p r o b lem   with o u p r o p er   k n o wled g o f   th v alu o f   p o s itiv s lo p o r   c o ef f icien α Ho wev er ,   wh en   th p r o p o s e d   m eth o d   o f   GAa - leak y R eL u   is   im p lem en ted ,   it  ca n   e n h an ce   th o v er all  p er f o r m an ce   f o r   all  m etr ics,  s u r p ass in g   th p er f o r m a n ce   o f   th o r ig in al  R eL an d   GA a - R eL o n   f ix ed   co ef f icien α 1 . 0 0 0 0   p er f o r m an ce   is   d em o n s tr ated   o n   t h s p ec if icity   v alu e.   Oth er   m etr ic s   o f   th ac cu r ac y   o f   9 9 . 0 0 %,   an d   an   F1 - s co r e   o f   0 . 9 8 4 6   is   also   d em o n s tr ated .   Fro m   th is   r esu lt,   it  ca n   b e   co n cl u d ed   th at   ev en   th o u g h   wh en   th R eL is   in itially   s u b s titu ted   with   lea k y R eL U,   ca u s in g   th m o d el  to   p er f o r m   l o wer   ev en   with   th in tr o d u ctio n   o f   α it  is   p r o v en   t h at  is   n o th ca s f o r   th is   d ataset.   Simp ly   in tr o d u cin g   t h co ef f icien α   is   u n ab le   to   allo th o u tlier s   with in   th e   test ed   d ataset   to   co p well  an d   ca u s o v er co m p e n s atio n   f o r   n o b ein g   ab le  to   b e   g r o u p ed   p er f ec tly   with   th f ix ed   v alu o f   α   d u r in g   ac tiv at io n   o f   th test in g   f ea tu r es  o n   th tr ain ed   m o d el.   Ho wev er ,   wh en   o p tim ized   u s in g   th GAa - leak y R eL U,   th o r ig in al  leak y R eL U,   h av in g   n e two r k   lan d s ca p o f   ty p ically   n o n - co n v ex ,   with   i ts   o wn   o p tim izatio n   m eth o d   u s ed ,   s u ch   as  Ad am ,   m ay   g et  s tu ck   in   d eter m i n in g   its   l o ca m in im a.   GA,   as   em p l o y ed   in   t h is   s tu d y ,   with   t h eir   ab ilit y   to   ex p lo r d iv er s s o lu tio n s ,   h elp s   escap e   th is   lo ca m in im u m   an d   f in d   g lo b al  o r   n ea r - g lo b al   o p tim a,   as  d em o n s tr ated   in   b o th   ad ap ted   ac tiv atio n   f u n ctio n   r esu lts .     4. 3.     Seco nd   ma mm o g ra m da t a s e t   I n   th is   ex p er im e n t,  test in g   an d   co m p ar is o n   a r co n d u cted   u s in g   th s ec o n d   d ataset,   I PP T - m am m o   t o   f u r th er   e v alu ate  th p r o p o s ed   m eth o d 's  ef f ec tiv en ess .   T h is   ex p er im en also   ex am in es  th m eth o d 's  p er f o r m an c e   wh en   ap p lied   to   an o t h er   estab lis h ed   ac tiv atio n   f u n ctio n ,   leak y R eL U.   T ab le  5   s h o ws  th r es u lt  o f   class if icatio n   u s in g   th I PP T - m am m o   d ataset  u s in g   th o r ig in al  R eL v s .   p r o p o s ed   GAa - R eL an d   leak y R eL v s   GAa - leak y R eL U.       T ab le  5 .   C lass if icatio n   o f   b en i g n   an d   m alig n a n t b r ea s t m ass   f o r   I PP T - m am m o   d ataset  u s in g   th o r i g in al  R eL v s .   p r o p o s ed   GAa - R eL an d   leak y R eL v s   GAa - lea k y R eL U   M e t r i c / D a t a se t   IPPT - mammo   Re L U   ( D e f a u l t )   G Aa - Re L U   l e a k y Re L U   G Aa - l e a k y R e L U   A c c u r a c y   ( %)   8 4 . 9 0   8 7 . 4 0   8 4 . 0 3   9 1 . 6 0   S e n s i t i v i t y   /   R e c a l l   ( TPR)   0 . 8 9 8 6   0 . 8 1 1 6   0 . 9 2 7 5   0 . 9 1 3 0   S p e c i f i c i t y   ( TN R )   0 . 7 8 0 0   0 . 9 6 0 0   0 . 7 2 0 0   0 . 9 2 0 0   F1 - s c o r e   0 . 8 7 3 2   0 . 8 8 1 9   0 . 8 7 0 7   0 . 9 2 6 5       T h m etr ics  s u g g est  o v er all  lo wer   p er f o r m an ce   with   th esta b lis h ed   I Nb r ea s t   d ataset  d u t o   h ig h e r   n u m b er   o f   d en s er   b r ea s ts   in   th I PP T - m am m o   d ataset.   Gen er ally ,   wh en   ap p lied   with   th p r o p o s ed   m eth o d   o f   GAa - R eL U,   th p er f o r m an ce   p atter n   ex h ib its   im p r o v e m en ts   an d   c o n s is ten tly   o u tp er f o r m s   th R eL ( d ef au lt )   ac tiv atio n   o n   all  ev al u atio n   m etr ics,  asid f r o m   th s en s itiv ity .   T h im p r o v em e n in   ac cu r ac y   is   o b s er v ed   at   8 4 . 9 0 to   8 7 . 4 0 %.  Sig n if ica n im p r o v e m en is   o b s er v ed ,   s u ch   as  th F1 - s co r r elate s   to   th p r ec is io n   an d   s en s itiv ity   o f   m o d el.   I t in d ic ates a   b etter   r ep r esen tatio n   o f   a   s y s tem   with   an   u n b alan ce d   d ataset,   with   s lig h t   in cr ea s to   0 . 8 8 1 9   f r o m   0 . 8 7 3 2   in   th e   I PP T - m am m o   d ataset.   C o m p ar in g   t h r esu lt  to   T ab le  4 ,   b alan ce   o f   s en s itiv ity   an d   s p ec if icity   f o r   th p r o p o s ed   m o d el  d em o n s tr ates  th ab ilit y   o f   th m o d el  t o   co r r ec tly   class if y   th f alse  p o s itiv es  an d   f alse  n eg ativ es  o f   th test in g   d ata  o n   th test in g   I Nb r ea s d ataset.   T h s p ec if icity   was   s ig n if ican tly   im p r o v ed   with   th GAa - R eL ac tiv atio n ,   r ea ch in g   0 . 9 6 0 0   co m p a r ed   to   its   b as v er s io n   o f   0 . 7 8 0 0 .   Ho wev er ,   th is   also   s im u lt an eo u s ly   af f ec ted   th T PR ,   as  it  s l ig h tly   d ec r ea s ed   to   0 . 8 1 1 6   f o r   GAa - R eL an d   a   s im ilar   tr en d   is   s ee n   o n   th tes u s in g   GAa - leak y R eL U.   Ov e r all,   th e   im p r o v em en ts   i n   p er f o r m an ce   m etr ics  o n   th I PP T - m am m o   d ataset  f o r   b o th   b ase  ac tiv atio n   f u n ctio n s   s h o th e   p r o p o s ed   m eth o d   ca n   b im p lem e n ted   o n   d if f er en t   d atasets   with o u t   p a r am eter   c h an g es,   s u g g esti n g   th g en er aliza b ilit y   o f   th e   p r o p o s ed   m eth o d .     T o   ev alu ate  th p r o p o s ed   m et h o d   with   s ev er al  s tate - of - th e - a r t m o d els f r o m   p r ev io u s   s tu d ies,  T ab le  6   p r o v i d es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Gen etic  a lg o r ith m - a d a p ted   a ctiva tio n   fu n ctio n   o p timiz a tio n   o f d ee p   le a r n in g   …  ( N o o r   F a d z ila h   R a z a li )   2829   th p er f o r m an ce   c o m p ar is o n   b etwe en   th s tu d ies  u s in g   th s am p u b lic  d ataset  f r o m   I Nb r ea s an d   th p r o p o s ed   m eth o d   o f   th C NN  m o d el  u s in g   th p r o p o s ed   ac tiv atio n   f u n ctio n   o p tim izatio n   m eth o d .       T ab le  6 .   C o m p ar is o n   o f   e v alu atio n   p er f o r m an ce   f o r   class if icatio n   s tu d ies u s in g   th I Nb r ea s t d ataset   S t u d i e s   M e t h o d   A c c u r a c y   S p e c i f i c i t y   S e n s i t i v i t y   F1 - s c o r e   [ 1 8 ]   C N N ,   w a v e l e t   sc a t t e r i n g   9 3 . 5 0   N / A   N / A   0 . 9 3 3 7   [ 3 1 ]   C N N ,   c h a o t i c   ma p   F S   o p t i mi z a t i o n   9 8 . 4 6   0 . 9 8 6 8   0 . 9 8 2 1   0 . 9 8 3 9   [ 3 4 ]   C N N ,   t r a n sf e r a b l e   t e x t u r e   9 6 . 8 2   0 . 9 7 6 8   0 . 9 5 9 9   N / A   [ 3 5 ]   C N N   9 3 . 0 0   0 . 9 3 8 6   0 . 9 3 8 3   0 . 9 3 0 3   [ 3 6 ]   C N N ,   b i d i r e c t i o n a l   l o n g   s h o r t - t e r m   m e mo r y   n e u r a l   n e t w o r k   ( B i LST M )   9 2 . 2 6   0 . 9 2 9 5   0 . 8 6 2 1   0 . 8 8 5 3   Th i s   S t u d y   C N N ,   G A   o p t i m i z e d   R e LU   ( R e sN e t 5 0 )   9 7 . 0 1   0 . 9 5 5 9   0 . 9 8 4 8   0 . 9 5 5 9   C N N ,   G A   o p t i m i z e d   R e LU   ( S h u f f l e N e t )   9 9 . 0 0   0 . 9 8 5 2   1 . 0 0 0 0   0 . 9 8 5 1   C N N ,   G A   o p t i m i z e d   l e a k y R e LU   ( R e s N e t 5 0 )   9 9 . 0 0   1 . 0 0 0 0   0 . 9 6 9 7   0 . 9 8 4 6       T h o v er all  p er f o r m an ce   r ev e aled   th at  t h p r o p o s ed   m et h o d   o f   o p tim izin g   th ac tiv atio n   f u n ctio n   p er f o r m ed   b est  o n   all  th e   ev al u atio n   m etr ics  ac r o s s   th r ee   m o d els  ex p e r im en ted   in   th is   s tu d y .   Ma q s o o d   et  a l.   [ 3 4 ]   also   ex h ib its   g o o d   ac cu r ac y   ( 9 6 . 8 2 %)  wh e n   u s in g   a   tr an s f er ab le  tex tu r e   C NN  an d   g o o d   s p ec if icity   ( 0 . 9 7 6 8 ) .   Ho wev er ,   th ey   d id   n o p r o v id o th er   e v alu atio n s   to   m ak a   s o u n d   co m p ar is o n .   T h s tu d y   b y   [ 1 8 ]   h as   an   ac cu r ac y   o f   9 3 . 5 0 an d   l o wer   F1 - s co r e,   p o s s ib ly   d u t o   th n o n - au g m e n ted   im a g es  u s ed .   I n   ad d itio n   to   th p r o p o s ed   m eth o d ,   C h ak r a v ar th y   et  a l.   [ 3 1 ]   p er f o r m ed   co m p ar ativ ely   well,   with   9 8 . 4 6 ac cu r ac y   an d   a   b alan ce d   o v e r all  s p ec if icity   an d   s en s itiv ity   o f   0 . 9 8 6 8   an d   0 . 9 8 2 1 ,   r esp ec tiv ely .   T h is   is   d u to   o p tim izatio n   im p lem en tatio n   d u r in g   its   f ea t u r s elec tio n   p r o ce s s ,   d em o n s tr atin g   th im p o r ta n ce   o f   in tr o d u cin g   s ig n if ican m eth o d   to   im p r o v th f in al  cl ass if icatio n   p er f o r m an ce   as  p r o p o s ed   in   th is   s tu d y .   Ho wev er ,   th b est - p er f o r m e d   m o d el  is   attain ed   b y   th p r o p o s ed   m eth o d   o n   GAa - leak y R eL f o r   R esNet5 0   an d   GAa - R eL f o r   Sh u f f leNe t,   with   b o th   ac h iev in g   th b est a cc u r ac y   at  9 9 . 0 0 %.  As d em o n s tr ated   f r o m   t h r esu lt,  m o d if y in g   th th r esh o ld   o f   th ac tiv atio n   f u n ctio n s ,   s u c h   as  R eL an d   leak y R eL U ,   wh ich   o r ig in ally   s tar ts   at  ( 0 , 0 ) ,   to   v alu e   co r r esp o n d in g   to   th d eg r ee   o f   ad ap tab ilit y   o f   th n o n lin ea r   f u n ctio n   in   th f in al  f ea tu r e x tr ac tio n   p h ase  h as  s u b s tan tial  s ig n if ican ce .   T h f lex ib ilit y   o f   th ac tiv atio n   f u n ctio n   in v o l v in g   n e g ativ n e u r o n   ac tiv atio n   h as  n u m er o u s   s ig n if ican b en ef its   in   m o d ellin g   in t r icate   d ata  an d   o p tim izin g   n e u r al  n etwo r k s .   H en ce ,   in co r p o r a tin g   an   ad ju s tab le  th r esh o ld   with   th h elp   o f   a n   o p tim izatio n   a lg o r ith m ,   as  d em o n s tr ated   in   th is   s tu d y ,   allo ws   f lex ib ilit y   th at  en ab les  n eu r o n s   to   s u s tain   p ar tial  ac tiv atio n   e v en   wh en   p r esen te d   with   in p u t s   th at  f all  b elo th e   th r esh o ld .   T h is   ap p r o ac h   in d ir ec tly   ad d r ess es  th is s u o f   th d y in g   R eL p r o b lem ,   wh ic h   r esu lts   in   h ig h er   lev el  o f   n e u r o n   in v o lv em e n in   th e   lear n in g   p r o ce s s   an d   co n s eq u en tly   en h an ce s   th e   m o d el's  ca p ac ity   f o r   ex p r ess io n .       5.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   in tr o d u ce s   m et h o d   f o r   o p tim is in g   class if icatio n   d u r in g   f ea tu r e x tr ac tio n ,   f o cu s in g   o n   n o n lin ea r   ac tiv atio n   at  th e   f in al  s tag e.   T h e   GA  o p tim izatio n   is   u s ed   to   ad ju s a   C NN's  th r e s h o ld   o f   R eL an d   leak y R eL U.   T h r esu lts   s h o th b est  m o d el  p er f o r m ed   u s in g   th o p tim ized   leak y R eL with   9 9 ac cu r ac y ,   h av in g   th b est  s p ec if icity   at  1 . 0 0 0 0   f o r   th I Nb r ea s d ataset,   an d   9 1 . 6 0 ac cu r ac y   f o r   th n ewly   co llected   I PP T - m am m o   d ataset.   T h is   ad ju s tm en t im p r o v es m o d el  p er f o r m an ce ,   b y   s h if tin g   th n e u r o n   ac tiv a tio n   r e g io n   af f ec tin g   th n o n - lin ea r ity .   T e s ts   o n   p u b lic  an d   p r iv ate  m am m o g r am   d atasets   with   d if f er en C NN  m o d els  u s in g   th m o d if ied   R eL an d   leak y R eL in d icate   th at  th m eth o d   is   g en er aliza b le  ac r o s s   v ar io u s   ar ch itectu r es  an d   d atasets .   I n   s u m m a r y ,   m o d if y i n g   ac tiv atio n   f u n ctio n   th r esh o ld s   h elp s   tailo r   n e u r al  n etwo r k s   to   s p ec if ic   task s ,   en h an cin g   p e r f o r m an ce   an d   g en er aliza tio n ,   a d d r ess in g   is s u es  lik th e   d y in g   R eL U,   r ef in in g   n o n lin ea r ity ,   an d   in cr ea s in g   r o b u s tn ess   ag ain s n o is y   d ata.   n o ted   lim itatio n   is   th lo n g er   GA  tr ain in g   tim r eq u ir ed   f o r   lar g er   p o p u latio n s ,   th o u g h   f in al  tr ain in g   is   less   co m p u tatio n ally   in t en s iv e.   Fu tu r wo r k   in clu d es  ap p ly in g   th is   m eth o d   to   o th er   R eL U - b ased   f u n cti o n s   an d   ex p l o r in g   n ew  m etah eu r is tic  o p tim izatio n   ap p r o ac h es  to   r ed u c e   co m p u tatio n al  l o ad .       ACK NO WL E DG E M E NT S   T h au th o r s   wo u ld   lik to   ex p r ess   th eir   g r atitu d to   m em b er s   o f   th ad v an ce d   co n t r o s y s tem   an d   co m p u tin g   r esear ch   g r o u p   ( AC S C R G) ,   ad v an ce d   r eh ab ilit atio n   en g in ee r in g   in   d iag n o s tic  an d   m o n ito r in g   r esear ch   g r o u p   ( AR E DiM) ,   in teg r ativ p h ar m ac o g en o m ics  in s titu te  ( iPR OM I SE) ,   an d   C en tr e   f o r   E lectr ical   E n g in ee r in g   Stu d ies,  Un iv er s iti  T ek n o lo g MA R A,   C awa n g an   Pu lau   Pin an g   f o r   th eir   ass is tan ce   an d   g u i d an ce   d u r in g   th f ield wo r k .   T h au t h o r s   ar g r atef u to   Un i v er s iti  T ek n o lo g MA R A,   C awa n g an   Pu lau   Pin an g   f o r   th eir   im m en s ad m in is tr ativ e   s u p p o r t.  Sp ec ial  th an k s   to   th I m ag in g   Dep ar tm en t,  A d v an ce d   Me d ical  an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.