Adversarially-Regularized Mixed Effects Deep Learning (ARMED) Models Improve Interpretability, Performance, and Generalization on Clustered (non-<i>iid</i>) Data
Notice bibliographique
Résumé
Natural science datasets frequently violate assumptions of independence. Samples may be clustered (e.g., by study site, subject, or experimental batch), leading to spurious associations, poor model fitting, and confounded analyses. While largely unaddressed in deep learning, this problem has been handled in the statistics community through mixed effects models, which separate cluster-invariant fixed effects from cluster-specific random effects. We propose a general-purpose framework for Adversarially-Regularized Mixed Effects Deep learning (ARMED) models through non-intrusive additions to existing neural networks: 1) an adversarial classifier constraining the original model to learn only cluster-invariant features, 2) a random effects subnetwork capturing cluster-specific features, and 3) an approach to apply random effects to clusters unseen during training. We apply ARMED to dense, convolutional, and autoencoder neural networks on 4 datasets including simulated nonlinear data, dementia prognosis and diagnosis, and live-cell image analysis. Compared to prior techniques, ARMED models better distinguish confounded from true associations in simulations and learn more biologically plausible features in clinical applications. They can also quantify inter-cluster variance and visualize cluster effects in data. Finally, ARMED matches or improves performance on data from clusters seen during training (5-28% relative improvement) and generalization to unseen clusters (2-9% relative improvement) versus conventional models.
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 enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».