Generalizing knowledge beyond source domains is a crucial prerequisite for many biomedical applications such as drug design and molecular property prediction. To meet this challenge, researchers have used optimal transport (OT) to perform representation alignment between the source and target domains. Yet existing OT algorithms are mainly designed for classification tasks. Accordingly, we consider regression tasks in the unsupervised and semi-supervised settings in this paper. To exploit continuous labels, we propose novel metrics to measure domain distances and introduce a posterior variance regularizer on the transport plan. Further, while computationally appealing, OT suffers from ambiguous decision boundaries and biased local data distributions brought by the mini-batch training. To address those issues, we propose to couple OT with metric learning to yield more robust boundaries and reduce bias. Specifically, we present a dynamic hierarchical triplet loss to describe the global data distribution, where the cluster centroids are progressively adjusted among consecutive iterations. We evaluate our method on both unsupervised and semi-supervised learning tasks in biochemistry. Experiments show the proposed method significantly outperforms state-of-the-art baselines across various benchmark datasets of small molecules and material crystals.


翻译:在源域以外普及知识是许多生物医学应用,例如药物设计和分子属性预测的关键先决条件。为了应对这一挑战,研究人员利用最佳运输(OT)来进行源域和目标域之间的代表性协调。然而,现有的OT算法主要设计为分类任务。因此,我们考虑在本文中未经监督和半监督的设置中进行回归任务。为了利用连续标签,我们提出新的指标,以测量域距离,并在运输计划中引入后方差异校正仪。此外,在计算上,OT受到模糊的决定界限和小型批量培训带来的偏差当地数据分布的影响。为了解决这些问题,我们提议将OT与计量学习相结合,以产生更稳健的边界并减少偏差。具体地说,我们提出动态的等级三重损失,以描述全球数据分布,即集类固体在连续的分类中逐步调整。我们评估了生物化学学中未经监督和半监测的学习任务的方法。实验显示,拟议的方法大大超出各种基质和晶体的状态基准基数。

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