論文の概要: Self-supervised Transformer for Multivariate Clinical Time-Series with
Missing Values
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.14293v1
- Date: Thu, 29 Jul 2021 19:39:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-08-02 21:06:46.095245
- Title: Self-supervised Transformer for Multivariate Clinical Time-Series with
Missing Values
- Title(参考訳): 欠落値を有する多変量臨床時系列用自己教師付き変圧器
- Authors: Sindhu Tipirneni, Chandan K. Reddy
- Abstract要約: 本稿ではSTraTS(Self-supervised Transformer for TimeSeries)モデルを提案する。
伝統的な密度行列表現を使う代わりに、時系列を観測三重項の集合として扱う。
これは、特にラベル付きデータが制限された場合、死亡予測の最先端手法よりも優れた予測性能を示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 7.9405251142099464
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Multivariate time-series (MVTS) data are frequently observed in critical care
settings and are typically characterized by excessive missingness and irregular
time intervals. Existing approaches for learning representations in this domain
handle such issues by either aggregation or imputation of values, which in-turn
suppresses the fine-grained information and adds undesirable noise/overhead
into the machine learning model. To tackle this challenge, we propose STraTS
(Self-supervised Transformer for TimeSeries) model which bypasses these
pitfalls by treating time-series as a set of observation triplets instead of
using the traditional dense matrix representation. It employs a novel
Continuous Value Embedding (CVE) technique to encode continuous time and
variable values without the need for discretization. It is composed of a
Transformer component with Multi-head attention layers which enables it to
learn contextual triplet embeddings while avoiding problems of recurrence and
vanishing gradients that occur in recurrent architectures. Many healthcare
datasets also suffer from the limited availability of labeled data. Our model
utilizes self-supervision by leveraging unlabeled data to learn better
representations by performing time-series forecasting as a self-supervision
task. Experiments on real-world multivariate clinical time-series benchmark
datasets show that STraTS shows better prediction performance than
state-of-the-art methods for mortality prediction, especially when labeled data
is limited. Finally, we also present an interpretable version of STraTS which
can identify important measurements in the time-series data.
- Abstract(参考訳): 多変量時系列(mvts)データはクリティカルケアの設定で頻繁に観測され、通常過剰な欠如と不規則な時間間隔によって特徴付けられる。
このドメインにおける既存の学習表現のアプローチは、値の集約またはインプテーションによってそのような問題を処理し、インターンできめ細かい情報を抑圧し、望ましくないノイズ/オーバヘッドを機械学習モデルに追加する。
この課題に取り組むために,従来の密行列表現ではなく,時系列を観測トリプレットの集合として扱うことにより,これらの落とし穴を回避できるstrats(self-supervised transformer for timeseries)モデルを提案する。
離散化を必要とせず、連続時間と可変値のエンコードに新しい連続値埋め込み(cve)技術を用いる。
マルチヘッドアテンションレイヤを備えたTransformerコンポーネントで構成されており、繰り返しアーキテクチャで発生する繰り返しや消失する勾配の問題を避けながら、コンテキストトリプルの埋め込みを学習することができる。
多くの医療データセットもラベル付きデータの可用性の制限に悩まされている。
本モデルでは,教師なしデータを利用して,自己教師ありタスクとして時系列予測を行うことで,より良い表現を学習する。
実世界の多変量臨床時系列ベンチマークデータセットにおける実験は、stratsが死亡予測のための最先端の手法よりも優れた予測性能を示していることを示している。
最後に,STraTSの解釈可能なバージョンを提示し,時系列データから重要な測定値を特定する。
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