Ultrametric matrices arise as covariance matrices in latent tree models for multivariate data with hierarchically correlated components. As a parameter space in a model, the set of ultrametric matrices is neither convex nor a smooth manifold, and focus in literature has hitherto mainly been restricted to estimation through projections and relaxation-based techniques. Leveraging the link between an ultrametric matrix and a rooted tree, we equip the set of ultrametric matrices with a convenient geometry based on the well-known geometry of phylogenetic trees, whose attractive properties (e.g. unique geodesics and Fr\'{e}chet means) the set of ultrametric matrices inherits. This results in a novel representation of an ultrametric matrix by coordinates of the tree space, which we then use to define a class of Markovian and consistent prior distributions on the set of ultrametric matrices in a Bayesian model, and develop an efficient algorithm to sample from the posterior distribution that generates updates by making intrinsic local moves along geodesics within the set of ultrametric matrices. In simulation studies, our proposed algorithm restores the underlying matrices with posterior samples that recover the tree topology with a high frequency of true topology and generate element-wise credible intervals with a high nominal coverage rate. We use the proposed algorithm on the pre-clinical cancer data to investigate the mechanism similarity by constructing the underlying treatment tree and identify treatments with high mechanism similarity also target correlated pathways in biological literature.


翻译:超度量矩阵作为潜变量树模型中协方差矩阵出现,用于处理具有层次相关组分的多变量数据。作为模型中的参数空间,超度量矩阵的集合既非凸集也非光滑流形,现有文献主要局限于通过投影和松弛技术进行估计。利用超度量矩阵与有根树之间的联系,我们基于系统发育树的成熟几何结构为超度量矩阵集合赋予便捷的几何性质,超度量矩阵集合继承其优良特性(如唯一测地线和弗雷歇均值)。由此得到超度量矩阵在树空间坐标下的新表示,进而用于在贝叶斯模型中定义超度量矩阵集合上一类马尔可夫且一致的先验分布,并开发一种高效算法从后验分布中采样,该算法通过沿超度量矩阵集合内测地线进行内蕴局部移动来生成更新。模拟研究表明,所提算法能够恢复底层矩阵,后验样本以高真实拓扑频率恢复树结构,并生成具有高名义覆盖率的逐元素可信区间。我们将该算法应用于临床前癌症数据,通过构建潜在治疗树探究机制相似性,识别出与生物文献中相关通路具有高机制相似性的治疗手段。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
47+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
4+阅读 · 7月20日
美空军AI完成F-16战斗机自主空战历史性试飞
专知会员服务
6+阅读 · 7月20日
深入Project Maven:为何人工智能在战场上依然失灵
锻造未来士兵:外骨骼、基因工程与赛博格
专知会员服务
7+阅读 · 7月19日
《无人机蜂群通信技术研究》50页
专知会员服务
10+阅读 · 7月19日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
47+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员