論文の概要: Teaching deep learning causal effects improves predictive performance

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.05466v1
• Date: Wed, 11 Nov 2020 00:01:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2022-09-27 00:24:55.274403
• Title: Teaching deep learning causal effects improves predictive performance
• Title（参考訳）: 深層学習因果効果の教育は予測性能を改善する
• Authors: Jia Li, Xiaowei Jia, Haoyu Yang, Vipin Kumar, Michael Steinbach, Gyorgy Simon
• Abstract要約: 時間的EHRデータに対する因果時間構造を記述し、この構造に基づいて時系列のITTを推定する。 推定ITTを組み込む知識誘導型ニューラルネットワーク手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.861884489332894
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Causal inference is a powerful statistical methodology for explanatory analysis and individualized treatment effect (ITE) estimation, a prominent causal inference task that has become a fundamental research problem. ITE estimation, when performed naively, tends to produce biased estimates. To obtain unbiased estimates, counterfactual information is needed, which is not directly observable from data. Based on mature domain knowledge, reliable traditional methods to estimate ITE exist. In recent years, neural networks have been widely used in clinical studies. Specifically, recurrent neural networks (RNN) have been applied to temporal Electronic Health Records (EHR) data analysis. However, RNNs are not guaranteed to automatically discover causal knowledge, correctly estimate counterfactual information, and thus correctly estimate the ITE. This lack of correct ITE estimates can hinder the performance of the model. In this work we study whether RNNs can be guided to correctly incorporate ITE-related knowledge and whether this improves predictive performance. Specifically, we first describe a Causal-Temporal Structure for temporal EHR data; then based on this structure, we estimate sequential ITE along the timeline, using sequential Propensity Score Matching (PSM); and finally, we propose a knowledge-guided neural network methodology to incorporate estimated ITE. We demonstrate on real-world and synthetic data (where the actual ITEs are known) that the proposed methodology can significantly improve the prediction performance of RNN.
• Abstract（参考訳）: 因果推論は、説明的分析と個別化治療効果(ite)推定のための強力な統計的方法論であり、基本的な研究課題となっている。 ite推定は、素直に行うとバイアスのある見積もりになる傾向がある。 偏りのない推定を得るには、データから直接観測できない偽情報が必要である。 成熟したドメイン知識に基づいて、iteを推定する信頼できる伝統的な方法が存在する。 近年、ニューラルネットワークは臨床研究に広く用いられている。 具体的には、時間的電子健康記録(EHR)データ分析にリカレントニューラルネットワーク(RNN)を適用している。 しかし、RNNは因果知識を自動的に発見し、反事実情報を正しく推定し、ITTを正確に推定することが保証されていない。 この正確なITE推定の欠如は、モデルの性能を妨げます。 本研究は, ite関連の知識を正しく取り入れるために, rnnを誘導できるか, 予測性能を向上させるか検討する。 具体的には,まず時間的eprデータに対する因果的時間的構造を記述し,この構造に基づいて逐次的iteを時系列的プロペンサリティスコアマッチング(psm)を用いて時系列に沿って推定し,最後に,推定iteを組み込むための知識誘導ニューラルネットワーク手法を提案する。 本稿では,実世界および合成データ(実際の it が知られている)について,提案手法が rnn の予測性能を大幅に向上させることを示す。

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