Improving the performance of supervised deep learning for regulatory genomics using phylogenetic augmentation
Notice bibliographique
Résumé
MOTIVATION: Supervised deep learning is used to model the complex relationship between genomic sequence and regulatory function. Understanding how these models make predictions can provide biological insight into regulatory functions. Given the complexity of the sequence to regulatory function mapping (the cis-regulatory code), it has been suggested that the genome contains insufficient sequence variation to train models with suitable complexity. Data augmentation is a widely used approach to increase the data variation available for model training, however current data augmentation methods for genomic sequence data are limited. RESULTS: Inspired by the success of comparative genomics, we show that augmenting genomic sequences with evolutionarily related sequences from other species, which we term phylogenetic augmentation, improves the performance of deep learning models trained on regulatory genomic sequences to predict high-throughput functional assay measurements. Additionally, we show that phylogenetic augmentation can rescue model performance when the training set is down-sampled and permits deep learning on a real-world small dataset, demonstrating that this approach improves data efficiency. Overall, this data augmentation method represents a solution for improving model performance that is applicable to many supervised deep-learning problems in genomics. AVAILABILITY AND IMPLEMENTATION: The open-source GitHub repository agduncan94/phylogenetic_augmentation_paper includes the code for rerunning the analyses here and recreating the figures.
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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 | 0,003 | 0,011 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 ».