Translating machine learning algorithms into clinical applications requires addressing challenges related to interpretability, such as accounting for the effect of confounding variables (or metadata). Confounding variables affect the relationship between input training data and target outputs. When we train a model on such data, confounding variables will bias the distribution of the learned features. A recent promising solution, MetaData Normalization (MDN), estimates the linear relationship between the metadata and each feature based on a non-trainable closed-form solution. However, this estimation is confined by the sample size of a mini-batch and thereby may cause the approach to be unstable during training. In this paper, we extend the MDN method by applying a Penalty approach (referred to as PDMN). We cast the problem into a bi-level nested optimization problem. We then approximate this optimization problem using a penalty method so that the linear parameters within the MDN layer are trainable and learned on all samples. This enables PMDN to be plugged into any architectures, even those unfit to run batch-level operations, such as transformers and recurrent models. We show improvement in model accuracy and greater independence from confounders using PMDN over MDN in a synthetic experiment and a multi-label, multi-site dataset of magnetic resonance images (MRIs).


翻译:将机器学习算法转换为临床应用需要解决与可解释性有关的挑战,例如计算混杂变量(或元数据)的影响。混杂变量影响投入培训数据和目标产出之间的关系。当我们培训一个数据模型时,混杂变量将偏向于所学特征的分布。最近的一个有希望的解决办法Metadata 正常化(MDN),根据非可控制封闭式封闭式解决方案估算元数据和每个特征之间的线性关系。然而,这一估计受小型批量样本大小的限制,从而可能导致在培训期间采用的方法不稳定。在本文中,我们通过应用惩罚方法(称为PDMN)来扩展MDN方法。我们把问题推入双层嵌套式优化问题。然后我们用惩罚方法来弥补这一优化问题,以便MDN层内的线性参数可以被培训和学习。这使得PMDN能够连接到任何结构中,甚至那些不适于进行批量级操作的架构,例如变压器和经常模型。我们展示了模型的精确性和更大独立性,我们展示了模型的精度,从合成图像的合成NMDMDR的多级试验中,我们展示了比合成图像的模型的模型的模型更独立性。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
117+阅读 · 2022年4月21日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
[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
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
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年9月2日
Arxiv
11+阅读 · 2022年9月1日
Arxiv
14+阅读 · 2022年5月6日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员