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Enregistrement W3119848647 · doi:10.2196/23101

Incorporating Domain Knowledge Into Language Models by Using Graph Convolutional Networks for Assessing Semantic Textual Similarity: Model Development and Performance Comparison

2021· article· en· W3119848647 sur OpenAlexvenueno aff
David Chang, Eric Lin, Cynthia Brandt, Richard A. Taylor

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesU.S. National Library of MedicineNational Center for Advancing Translational SciencesNational Institute of Mental HealthNational Institutes of HealthU.S. Department of Veterans Affairs
Mots-clésComputer scienceNatural language processingArtificial intelligenceSemantic similarityInformation retrievalEncoderAutomatic summarizationSentenceDocumentationUnified Medical Language SystemGraphKnowledge baseTheoretical computer science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Although electronic health record systems have facilitated clinical documentation in health care, they have also introduced new challenges, such as the proliferation of redundant information through the use of copy and paste commands or templates. One approach to trimming down bloated clinical documentation and improving clinical summarization is to identify highly similar text snippets with the goal of removing such text. OBJECTIVE: We developed a natural language processing system for the task of assessing clinical semantic textual similarity. The system assigns scores to pairs of clinical text snippets based on their clinical semantic similarity. METHODS: We leveraged recent advances in natural language processing and graph representation learning to create a model that combines linguistic and domain knowledge information from the MedSTS data set to assess clinical semantic textual similarity. We used bidirectional encoder representation from transformers (BERT)-based models as text encoders for the sentence pairs in the data set and graph convolutional networks (GCNs) as graph encoders for corresponding concept graphs that were constructed based on the sentences. We also explored techniques, including data augmentation, ensembling, and knowledge distillation, to improve the model's performance, as measured by the Pearson correlation coefficient (r). RESULTS: Fine-tuning the BERT_base and ClinicalBERT models on the MedSTS data set provided a strong baseline (Pearson correlation coefficients: 0.842 and 0.848, respectively) compared to those of the previous year's submissions. Our data augmentation techniques yielded moderate gains in performance, and adding a GCN-based graph encoder to incorporate the concept graphs also boosted performance, especially when the node features were initialized with pretrained knowledge graph embeddings of the concepts (r=0.868). As expected, ensembling improved performance, and performing multisource ensembling by using different language model variants, conducting knowledge distillation with the multisource ensemble model, and taking a final ensemble of the distilled models further improved the system's performance (Pearson correlation coefficients: 0.875, 0.878, and 0.882, respectively). CONCLUSIONS: This study presents a system for the MedSTS clinical semantic textual similarity benchmark task, which was created by combining BERT-based text encoders and GCN-based graph encoders in order to incorporate domain knowledge into the natural language processing pipeline. We also experimented with other techniques involving data augmentation, pretrained concept embeddings, ensembling, and knowledge distillation to further increase our system's performance. Although the task and its benchmark data set are in the early stages of development, this study, as well as the results of the competition, demonstrates the potential of modern language model-based systems to detect redundant information in clinical notes.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,009
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,050
Score d'incertitude au seuil0,100

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,009
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,003
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,039
Tête enseignante GPT0,349
Écart entre enseignants0,310 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations17
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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