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Enregistrement W4413980974 · doi:10.2196/74116

Synthetic Tabular Data Generation Under Horizontal Federated Learning Environments in Acute Myeloid Leukemia: Case-Based Simulation Study

2025· article· en· W4413980974 sur OpenAlexvenueno aff
Imanol Isasa, Mikel Catalina, Gorka Epelde, Naiara Aginako, Andoni Beristain

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiquePrivacy-Preserving Technologies in Data
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPreprintMyeloid leukemiaComputer scienceData scienceDatabaseMedicineWorld Wide WebCancer research

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Data scarcity and dispersion pose significant obstacles in biomedical research, particularly when addressing rare diseases. In such scenarios, synthetic data generation (SDG) has emerged as a promising path to mitigate the first issue. Concurrently, federated learning is a machine learning paradigm where multiple nodes collaborate to create a centralized model with knowledge that is distilled from the data in different nodes, but without the need for sharing it. This research explores the combination of SDG and federated learning technologies in the context of acute myeloid leukemia, a rare hematological disorder, evaluating their combined impact and the quality of the generated artificial datasets. OBJECTIVE: This study aims to evaluate the privacy- and fidelity-related impact of horizontally federating SDG models in different data distribution scenarios and with different numbers of nodes, comparing them with centralized baseline SDG models. METHODS: Two state-of-the-art generative models, conditional tabular generative adversarial network and FedTabDiff, were trained considering four different scenarios: (1) a nonfederated baseline with all the data available, (2) a federated scenario where the data were evenly distributed among different nodes, (3) a federated scenario where the data were unevenly and randomly distributed (imbalanced data), and (4) a federated scenario with nonindependent and identically distributed data distributions. For each of the federated scenarios, a fixed set of node quantities (3, 5, 7, 10) was considered to assess its impact, and the generated data were evaluated, attending to a fidelity-privacy trade-off. RESULTS: The computed fidelity metrics exhibited statistically significant deteriorations (P<.001) up to 21% in the conditional tabular generative adversarial network and up to 62% in the FedTabDiff model due to the federation process. When comparing federated experiments trained with diverse numbers of nodes, no strong tendencies were observed, even if specific comparisons resulted in significative differences. Privacy metrics were mainly maintained while obtaining maximum improvements of 55% and maximum deteriorations of 26% between both models, although they were not statistically significant. CONCLUSIONS: Within the scope of the use case scenario in this paper, the act of horizontally federating SDG algorithms results in a loss of data fidelity compared to the nonfederated baseline while maintaining privacy levels. However, this deterioration does not significantly increase as the number of nodes used to train the models grows, even though significative differences were found in specific comparisons. The different data partition distribution configurations had no significant effect on the metrics, as similar tendencies were found for all scenarios.

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)0,003
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: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,020

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,009
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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.

Tête enseignante Opus0,037
Tête enseignante GPT0,319
Écart entre enseignants0,282 · 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

Citations0
Publié2025
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