We address the problem of predicting a target ordinal variable based on observable features consisting of functional profiles. This problem is crucial, especially in decision-making driven by sensor systems, when the goal is to assess an ordinal variable such as the degree of deterioration, quality level, or risk stage of a process, starting from functional data observed via sensors. We purposely introduce a novel approach called functional-ordinal Canonical Correlation Analysis (foCCA), which is based on a functional data analysis approach. FoCCA allows for dimensionality reduction of observable features while maximizing their ability to differentiate between consecutive levels of an ordinal target variable. Unlike existing methods for supervised learning from functional data, foCCA fully incorporates the ordinal nature of the target variable. This enables the model to capture and represent the relative dissimilarities between consecutive levels of the ordinal target, while also explaining these differences through the functional features. Extensive simulations demonstrate that foCCA outperforms current state-of-the-art methods in terms of prediction accuracy in the reduced feature space. A case study involving the prediction of antigen concentration levels from optical biosensor signals further confirms the superior performance of foCCA, showcasing both improved predictive power and enhanced interpretability compared to competing approaches.


翻译:本文研究基于由功能曲线构成的可观测特征预测目标序数变量的问题。该问题在传感器系统驱动的决策过程中尤为重要,其目标是从传感器观测的功能数据出发,评估如过程劣化程度、质量等级或风险阶段等序数变量。我们提出了一种基于功能数据分析方法的新颖方法——功能-序数典型相关分析(foCCA)。foCCA能够在降低可观测特征维度的同时,最大化其区分序数目标变量连续层级的能力。与现有的功能数据监督学习方法不同,foCCA充分考虑了目标变量的序数特性。这使得模型能够捕捉并表征序数目标连续层级间的相对差异,同时通过功能特征解释这些差异。大量仿真实验表明,在降维特征空间中,foCCA在预测精度方面优于当前最先进的方法。一项通过光学生物传感器信号预测抗原浓度水平的案例研究进一步证实了foCCA的优越性能,与现有方法相比,其不仅提升了预测能力,还增强了模型的可解释性。

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
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+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
2+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
46+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
3+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
Arxiv
19+阅读 · 2018年5月17日
VIP会员
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
2+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
46+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
3+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员