Survival prediction is an important branch of cancer prognosis analysis. The model that predicts survival risk through TCGA genomics data can discover genes related to cancer and provide diagnosis and treatment recommendations based on patient characteristics. We found that deep learning models based on Cox proportional hazards often suffer from overfitting when dealing with high-throughput data. Moreover, we found that as the number of network layers increases, the experimental results will not get better, and network degradation will occur. Based on this problem, we propose a new framework based on Deep Residual Learning. Combine the ideas of Cox proportional hazards and Residual. And name it ResSurv. First, ResSurv is a feed-forward deep learning network stacked by multiple basic ResNet Blocks. In each ResNet Block, we add a Normalization Layer to prevent gradient disappearance and gradient explosion. Secondly, for the loss function of the neural network, we inherited the Cox proportional hazards methods, applied the semi-parametric of the CPH model to the neural network, combined with the partial likelihood model, established the loss function, and performed backpropagation and gradient update. Finally, we compared ResSurv networks of different depths and found that we can effectively extract high-dimensional features. Ablation experiments and comparative experiments prove that our model has reached SOTA(state of the art) in the field of deep learning, and our network can effectively extract deep information.


翻译:生存预测是癌症预后分析的重要分支。通过TCGA基因组数据预测生存风险的模型能够发现与癌症相关的基因,并根据患者特征提供诊疗建议。我们发现基于Cox比例风险模型的深度学习方法在处理高通量数据时容易出现过拟合现象。此外,随着网络层数的增加,实验结果并未提升,反而出现网络退化问题。针对这一问题,我们提出了一种基于深度残差学习的新框架,融合了Cox比例风险与残差思想,并命名为ResSurv。首先,ResSurv是由多个基础ResNet模块堆叠而成的前馈深度学习网络。每个ResNet模块中,我们加入归一化层以防止梯度消失和梯度爆炸。其次,针对神经网络的损失函数,我们继承Cox比例风险方法,将CPH模型的半参数特性应用于神经网络,结合偏似然模型构建损失函数,并进行反向传播与梯度更新。最后,我们对比了不同深度的ResSurv网络,发现该方法能够有效提取高维特征。消融实验与对比实验证明,我们的模型达到了深度学习领域的SOTA(当前最优水平),且网络能够有效提取深层信息。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
0+阅读 · 24分钟前
加沙、乌克兰和伊朗冲突:人工智能如何改变冲突
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
4+阅读 · 6月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员