Aggressive behavior, including aggression towards others and self-injury, occurs in up to 80% of children and adolescents with autism, making it a leading cause of behavioral health referrals and a major driver of healthcare costs. Predicting when autistic youth will exhibit aggression can be challenging due to their communication difficulties. Many are minimally verbal or have poor emotional insight. Recent advances in Machine Learning and wearable biosensing demonstrate the ability to predict aggression within a limited future window (typically one to three minutes) in autistic individuals. However, existing works don't estimate aggression onset probability or the expected number of aggression onsets over longer periods, nor do they provide interpretable insights into onset dynamics. To address these limitations, we apply Temporal Point Processes (TPPs) - particularly self-exciting Hawkes processes - to model the timing of aggressive behavior onsets in psychiatric inpatient autistic youth. We benchmark several TPP models by evaluating their goodness-of-fit and predictive metrics. Our results demonstrate that self-exciting TPPs more accurately captures the irregular and clustered nature of aggression onsets, especially compared to traditional Poisson models. These incipient findings suggest that TPPs can provide interpretable, probabilistic forecasts of aggression onset along a time continuum, supporting future clinical decision-making and preemptive intervention.


翻译:攻击行为(包括对他人的攻击和自伤)发生在高达80%的自闭症儿童和青少年中,成为行为健康转诊的主要原因和医疗费用的主要驱动因素。由于自闭症青少年存在沟通困难(许多患者言语能力极低或情绪洞察力差),预测其何时会表现出攻击行为具有挑战性。近期机器学习和可穿戴生物传感技术的进展表明,能在有限未来窗口(通常为一至三分钟)内预测自闭症个体的攻击行为。然而,现有研究既未评估攻击行为发作概率或长期内的预期发作次数,也未提供关于发作动力学的可解释性见解。为解决这些局限,我们应用时间点过程(TPPs)——特别是自激励霍克斯过程——对自闭症青少年精神科住院患者攻击行为发作的时间节点进行建模。我们通过评估多个TPP模型的拟合优度和预测指标进行基准测试。结果表明,自激励TPP能更准确地捕捉攻击行为发作的不规则性和聚集性特征,尤其优于传统泊松模型。这些初步发现表明,TPP可沿时间连续体提供可解释的概率性攻击行为预测,为未来临床决策和预防性干预提供支持。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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