We demonstrate a validity problem of machine learning in the vital application area of disease diagnosis in medicine. It arises when target labels in training data are determined by an indirect measurement, and the fundamental measurements needed to determine this indirect measurement are included in the input data representation. Machine learning models trained on this data will learn nothing else but to exactly reconstruct the known target definition. Such models show perfect performance on similarly constructed test data but will fail catastrophically on real-world examples where the defining fundamental measurements are not or only incompletely available. We present a general procedure allowing identification of problematic datasets and black-box machine learning models trained on them, and exemplify our detection procedure on the task of early prediction of sepsis.


翻译:我们揭示了机器学习在医学疾病诊断这一关键应用领域中的有效性问题。当训练数据中的目标标签通过间接测量确定,而确定该间接测量所需的基本测量被包含在输入数据表示中时,问题便会出现。基于此类数据训练的机器学习模型只会学习精确重构已知的目标定义。这类模型在类似构建的测试数据上表现完美,但在基本测量数据不完整或缺失的真实世界实例中会彻底失效。我们提出了一种通用程序,能够识别存在问题的数据集以及基于这些数据训练的黑箱机器学习模型,并以脓毒症早期预测任务为例,展示了我们的检测程序。

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机器学习(Machine Learning)是一个研究计算学习方法的国际论坛。该杂志发表文章,报告广泛的学习方法应用于各种学习问题的实质性结果。该杂志的特色论文描述研究的问题和方法,应用研究和研究方法的问题。有关学习问题或方法的论文通过实证研究、理论分析或与心理现象的比较提供了坚实的支持。应用论文展示了如何应用学习方法来解决重要的应用问题。研究方法论文改进了机器学习的研究方法。所有的论文都以其他研究人员可以验证或复制的方式描述了支持证据。论文还详细说明了学习的组成部分,并讨论了关于知识表示和性能任务的假设。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ml/
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