Robust machine learning for regulatory genomics is studied under biologically and technically induced distribution shifts. Deep convolutional and attention based models achieve strong in distribution performance on DNA regulatory sequence prediction tasks but are usually evaluated under i.i.d. assumptions, even though real applications involve cell type specific programs, evolutionary turnover, assay protocol changes, and sequencing artifacts. We introduce a robustness framework that combines a mechanistic simulation benchmark with real data analysis on a massively parallel reporter assay (MPRA) dataset to quantify performance degradation, calibration failures, and uncertainty based reliability. In simulation, motif driven regulatory outputs are generated with cell type specific programs, PWM perturbations, GC bias, depth variation, batch effects, and heteroscedastic noise, and CNN, BiLSTM, and transformer models are evaluated. Models remain accurate and reasonably calibrated under mild GC content shifts but show higher error, severe variance miscalibration, and coverage collapse under motif effect rewiring and noise dominated regimes, revealing robustness gaps invisible to standard i.i.d. evaluation. Adding simple biological structural priors motif derived features in simulation and global GC content in MPRA improves in distribution error and yields consistent robustness gains under biologically meaningful genomic shifts, while providing only limited protection against strong assay noise. Uncertainty-aware selective prediction offers an additional safety layer that risk coverage analyses on simulated and MPRA data show that filtering low confidence inputs recovers low risk subsets, including under GC-based out-of-distribution conditions, although reliability gains diminish when noise dominates.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

《图机器学习》课程
专知会员服务
49+阅读 · 2024年2月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
<好书推荐> -《Pro Deep Learning with TensorFlow》分享
深度学习与NLP
12+阅读 · 2018年9月13日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
3+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
9+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
《图机器学习》课程
专知会员服务
49+阅读 · 2024年2月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员