Electronic health records (EHRs) recorded in hospital settings typically contain a wide range of numeric time series data that is characterized by high sparsity and irregular observations. Effective modelling for such data must exploit its time series nature, the semantic relationship between different types of observations, and information in the sparsity structure of the data. Self-supervised Transformers have shown outstanding performance in a variety of structured tasks in NLP and computer vision. But multivariate time series data contains structured relationships over two dimensions: time and recorded event type, and straightforward applications of Transformers to time series data do not leverage this distinct structure. The quadratic scaling of self-attention layers can also significantly limit the input sequence length without appropriate input engineering. We introduce the DuETT architecture, an extension of Transformers designed to attend over both time and event type dimensions, yielding robust representations from EHR data. DuETT uses an aggregated input where sparse time series are transformed into a regular sequence with fixed length; this lowers the computational complexity relative to previous EHR Transformer models and, more importantly, enables the use of larger and deeper neural networks. When trained with self-supervised prediction tasks, that provide rich and informative signals for model pre-training, our model outperforms state-of-the-art deep learning models on multiple downstream tasks from the MIMIC-IV and PhysioNet-2012 EHR datasets.


翻译:摘要:医院环境中的电子健康记录(EHR)通常包含大量数值型时间序列数据,其特征为高度稀疏性和非规则观测。对此类数据的有效建模需充分利用其时间序列特性、不同类型观测之间的语义关系以及数据稀疏结构中的信息。自监督变换器在自然语言处理和计算机视觉的多种结构化任务中展现了卓越性能。然而,多变量时间序列数据在时间和记录事件类型两个维度上存在结构化关系,而将变换器直接应用于时间序列数据无法利用这一独特结构。自注意力层的二次复杂度若不经过适当的输入工程处理,会显著限制输入序列长度。我们提出DuETT架构,这是对变换器的扩展,旨在同时关注时间和事件类型两个维度,从而从EHR数据中生成稳健的表示。DuETT采用聚合输入方式,将稀疏时间序列转换为固定长度的规则序列;这降低了与先前EHR变换器模型相比的计算复杂度,更重要的是,能够使用更大更深的神经网络。通过自监督预测任务(为模型预训练提供丰富且有信息量的信号)进行训练后,我们的模型在MIMIC-IV和PhysioNet-2012 EHR数据集的多个下游任务上超越了最先进的深度学习模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

自然语言处理顶会NAACL2022最佳论文出炉!
专知会员服务
43+阅读 · 2022年6月30日
最新《Transformers模型》教程,64页ppt
专知会员服务
326+阅读 · 2020年11月26日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
ExBert — 可视化分析Transformer学到的表示
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月16日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
36+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10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
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2022年3月16日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
34+阅读 · 2022年2月15日
Arxiv
19+阅读 · 2020年12月23日
VIP会员
最新内容
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:20
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:45
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
6+阅读 · 今天5:04
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
4+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
8+阅读 · 7月26日
《反无人机交战场景下的战斗归零研究》
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
博士论文 | 用代码结构感知方法推进代码大模型
相关VIP内容
自然语言处理顶会NAACL2022最佳论文出炉!
专知会员服务
43+阅读 · 2022年6月30日
最新《Transformers模型》教程,64页ppt
专知会员服务
326+阅读 · 2020年11月26日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
ExBert — 可视化分析Transformer学到的表示
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月16日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
36+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10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
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
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员