Probabilistic estimation of cardiac electrophysiological model parameters serves an important step towards model personalization and uncertain quantification. The expensive computation associated with these model simulations, however, makes direct Markov Chain Monte Carlo (MCMC) sampling of the posterior probability density function (pdf) of model parameters computationally intensive. Approximated posterior pdfs resulting from replacing the simulation model with a computationally efficient surrogate, on the other hand, have seen limited accuracy. In this paper, we present a Bayesian active learning method to directly approximate the posterior pdf function of cardiac model parameters, in which we intelligently select training points to query the simulation model in order to learn the posterior pdf using a small number of samples. We integrate a generative model into Bayesian active learning to allow approximating posterior pdf of high-dimensional model parameters at the resolution of the cardiac mesh. We further introduce new acquisition functions to focus the selection of training points on better approximating the shape rather than the modes of the posterior pdf of interest. We evaluated the presented method in estimating tissue excitability in a 3D cardiac electrophysiological model in a range of synthetic and real-data experiments. We demonstrated its improved accuracy in approximating the posterior pdf compared to Bayesian active learning using regular acquisition functions, and substantially reduced computational cost in comparison to existing standard or accelerated MCMC sampling.


翻译:对心脏电电生理模型参数的概率估计是走向模型个性化和不确定量化的一个重要步骤。然而,与这些模型模拟有关的昂贵计算使Markov 链子Monte Carlo(MCMC)直接取样模型参数的后部概率密度功能(pdf),计算得非常密集。另一方面,以计算高效的代用器取代模拟模型而形成的近似后部质素pdf,其准确性有限。在本文件中,我们提出了一个巴伊西亚积极的学习方法,以直接接近心脏模型参数的加速后部(Photoior pdf)功能。我们明智地选择了培训点,以查询模拟模型的模拟模型,以便利用少量样本学习后部的样本,学习后部的后部(Poposior Mexior pdf ) 。我们将一个基因化模型纳入巴伊西亚积极学习中,以便在心电图3中,用一个模拟模型(我们所展示的)测测测测测算的常规性组织精确性模型,在模拟性机能3中,我们用一个已演示的测测测测测测测测算系统测测测测算系统测测测测测算系统成本3的模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

主动学习是机器学习(更普遍的说是人工智能)的一个子领域,在统计学领域也叫查询学习、最优实验设计。“学习模块”和“选择策略”是主动学习算法的2个基本且重要的模块。 主动学习是“一种学习方法,在这种方法中,学生会主动或体验性地参与学习过程,并且根据学生的参与程度,有不同程度的主动学习。” (Bonwell&Eison 1991)Bonwell&Eison(1991) 指出:“学生除了被动地听课以外,还从事其他活动。” 在高等教育研究协会(ASHE)的一份报告中,作者讨论了各种促进主动学习的方法。他们引用了一些文献,这些文献表明学生不仅要做听,还必须做更多的事情才能学习。他们必须阅读,写作,讨论并参与解决问题。此过程涉及三个学习领域,即知识,技能和态度(KSA)。这种学习行为分类法可以被认为是“学习过程的目标”。特别是,学生必须从事诸如分析,综合和评估之类的高级思维任务。
最新《联邦学习Federated Learning》报告,Federated Learning
专知会员服务
86+阅读 · 2020年12月2日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
122+阅读 · 2020年11月20日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
Yoshua Bengio,使算法知道“为什么”
专知会员服务
7+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2017年11月22日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Arxiv
0+阅读 · 2021年12月2日
A Survey on Bayesian Deep Learning
Arxiv
60+阅读 · 2020年7月2日
Deep learning for cardiac image segmentation: A review
Arxiv
21+阅读 · 2019年11月9日
Arxiv
3+阅读 · 2016年2月24日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2017年11月22日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员