Single-cell trajectory inference from destructive time-course snapshots is fundamentally ill-posed: neither cross-time cell correspondences nor continuous trajectories are observed, so the snapshot distributions alone do not uniquely determine the underlying dynamics. Existing optimal transport and flow-based methods typically couple cells by Euclidean proximity at observed clock times, which can misalign trajectories when development is asynchronous and cells sampled at the same experimental time occupy different latent pseudotime stages. We propose PACE, a trajectory inference framework that recovers geometry-consistent continuous transport dynamics from destructive time-course snapshots through three coupled components. First, PACE constructs a state- and time-dependent anisotropic Riemannian metric that assigns low transport cost along locally supported tangent directions while penalizing normal velocity components. Second, it alternates between refining cross-time couplings under the induced path-action cost and fitting endpoint-preserving neural bridges between adjacent snapshots. Third, it distills the learned bridge dynamics into a global continuous-time velocity field over cellular states. Across seven controlled and biological datasets covering nine held-out reconstruction experiments, PACE achieves the strongest overall reconstruction performance, reducing MMD, Wasserstein-1 distance, and Wasserstein-2 distance by 23.7% on average relative to the strongest competing baseline. PACE also improves RNA-velocity alignment by 15.4% on an embryoid body differentiation benchmark, without requiring explicit cell pairing, lineage tracing, or RNA-velocity supervision during training. Code is available at https://github.com/AI4Science-WestlakeU/PACE.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

DrugAI实验室研发单细胞RNA测序数据分析工具箱autoCell
专知会员服务
12+阅读 · 2023年1月9日
Nat. Commun. | 基于最优传输的单细胞数据集成统一计算框架
专知会员服务
12+阅读 · 2022年12月19日
Cancer Cell综述|AI用于肿瘤学中的多模态数据集成
专知会员服务
35+阅读 · 2022年10月13日
“推荐系统”加上“图神经网络”
机器学习与推荐算法
12+阅读 · 2020年3月23日
病理图像的全景分割
人工智能前沿讲习班
16+阅读 · 2019年6月1日
论文浅尝 | 用于知识图中链接预测的嵌入方法 SimplE
开放知识图谱
24+阅读 · 2019年4月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
读书报告 | Deep Learning for Extreme Multi-label Text Classification
科技创新与创业
48+阅读 · 2018年1月10日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
VIP会员
最新内容
军事域更好使用人工智能的实用指南
专知会员服务
8+阅读 · 10月22日
《衡量语言模型中的作战规划能力》
专知会员服务
13+阅读 · 10月20日
Maven智能系统:帕兰提尔军事人工智能平台详解
专知会员服务
15+阅读 · 10月20日
《测试自动化框架在敏捷软件开发中的角色》
专知会员服务
8+阅读 · 10月20日
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
12+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
16+阅读 · 10月15日
现代电磁战:集成式系统簇时代如何实现频谱优势
相关VIP内容
DrugAI实验室研发单细胞RNA测序数据分析工具箱autoCell
专知会员服务
12+阅读 · 2023年1月9日
Nat. Commun. | 基于最优传输的单细胞数据集成统一计算框架
专知会员服务
12+阅读 · 2022年12月19日
Cancer Cell综述|AI用于肿瘤学中的多模态数据集成
专知会员服务
35+阅读 · 2022年10月13日
相关基金
Top
微信扫码咨询专知VIP会员