We model Alzheimer's disease (AD) progression by combining differential equations (DEs) and reinforcement learning (RL) with domain knowledge. DEs provide relationships between some, but not all, factors relevant to AD. We assume that the missing relationships must satisfy general criteria about the working of the brain, for e.g., maximizing cognition while minimizing the cost of supporting cognition. This allows us to extract the missing relationships by using RL to optimize an objective (reward) function that captures the above criteria. We use our model consisting of DEs (as a simulator) and the trained RL agent to predict individualized 10-year AD progression using baseline (year 0) features on synthetic and real data. The model was comparable or better at predicting 10-year cognition trajectories than state-of-the-art learning-based models. Our interpretable model demonstrated, and provided insights into, "recovery/compensatory" processes that mitigate the effect of AD, even though those processes were not explicitly encoded in the model. Our framework combines DEs with RL for modelling AD progression and has broad applicability for understanding other neurological disorders.


翻译:我们用不同方程(DEs)和强化学习(RL)与域知识相结合来模拟阿尔茨海默氏病(AD)的发展。DEs提供了与AD相关的某些因素(但不是所有因素)之间的关系。我们假设缺失的关系必须满足大脑工作的一般标准,例如,最大限度的认知,同时最大限度地降低支持认知的成本。这使我们能够利用RL优化反映上述标准的客观(回报)功能来提取缺失的关系。我们使用由DEs(模拟器)和受过培训的RL代理物组成的模型,利用合成数据和实际数据的基线(0年)特征来预测个人化的10年自动进展。模型在预测10年的认知轨迹方面比以状态为基础的基于学习模型具有可比性或更好。我们的可解释模型展示了减轻AD效应的“恢复/补偿”过程,并提供了深刻的见解,尽管这些过程没有在模型中明确编码。我们的框架将DEL与模拟AD进步和其他神经障碍的模型结合起来。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
【MIT】反偏差对比学习,Debiased Contrastive Learning
专知会员服务
90+阅读 · 2020年7月4日
【SIGIR2020】学习词项区分性,Learning Term Discrimination
专知会员服务
15+阅读 · 2020年4月28日
因果关联学习,Causal Relational Learning
专知会员服务
182+阅读 · 2020年4月21日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
论文浅尝 | Reinforcement Learning for Relation Classification
开放知识图谱
9+阅读 · 2017年12月10日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
Arxiv
5+阅读 · 2020年6月16日
Viewpoint Estimation-Insights & Model
Arxiv
3+阅读 · 2018年7月3日
VIP会员
相关VIP内容
【MIT】反偏差对比学习,Debiased Contrastive Learning
专知会员服务
90+阅读 · 2020年7月4日
【SIGIR2020】学习词项区分性,Learning Term Discrimination
专知会员服务
15+阅读 · 2020年4月28日
因果关联学习,Causal Relational Learning
专知会员服务
182+阅读 · 2020年4月21日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
论文浅尝 | Reinforcement Learning for Relation Classification
开放知识图谱
9+阅读 · 2017年12月10日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员