A multi-criteria decision analysis framework for evaluating deep learning models in healthcare research
Notice bibliographique
Résumé
Selecting the appropriate deep learning (DL) model for healthcare research poses a significant challenge due to the diversity of evaluation criteria and the complex nature of health-related tasks, where a single metric like accuracy is often insufficient. Motivated by the need for a structured, multi-criteria approach, this study proposes a Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) framework using the Analytic Hierarchy Process (AHP). Our primary contribution is the development of a comprehensive decision-making framework that integrates multiple evaluation criteria, such as accuracy, sensitivity, specificity, and computational complexity, alongside empirical data from existing literature to systematically compare DL models. The framework was validated through a use case involving the selection of the best DL model for diagnosing COVID-19 using X-ray images, where we compared eight popular models, including ResNet34, SqueezeNet, and AlexNet, and it was also evaluated through comparative scenarios using traditional methods, including weighted sum, weighted average, and accuracy-based evaluation. Quantitative results show that SqueezeNet achieved the highest score in the AHP framework (88.64), while ResNet34 performed best in traditional methods such as weighted sum (588.49) and accuracy ranking (98.33%). A sensitivity analysis further demonstrated the impact of varying criteria weights, showing how changes in the importance of accuracy and precision, influenced model ranking. These findings highlight the flexibility and robustness of the AHP framework in addressing the complexities of model selection in healthcare research. The implications of this work suggest that a structured, data-driven evaluation approach can provide more nuanced and reliable insights compared to traditional methods like single-metric evaluations, ultimately supporting more informed decision-making in healthcare applications. • Introduce a multi-criteria framework for evaluating deep learning in healthcare. • Identify key evaluation criteria for deep learning through a literature review. • Balance performance and complexity in deep learning model selection. • Validate the framework with a case study on diagnosing COVID-19 using deep learning. • Compare the framework to other methods, like weighted average, to show effectiveness.
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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 | 0,066 | 0,086 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,004 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,003 | 0,004 |
| Bibliométrie | 0,012 | 0,005 |
| Études des sciences et des technologies | 0,002 | 0,002 |
| Communication savante | 0,006 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,005 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,004 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
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 ».