Causal inference and counterfactual prediction in machine learning for actionable healthcare

反事实思维 因果推理 计算机科学 反事实条件 观察研究 人工智能 心理干预 机器学习 因果模型 风险分析(工程) 医学 数据科学 心理学 社会心理学 病理 精神科
作者
Mattia Prosperi,Yi Guo,Matthew Sperrin,James S. Koopman,Jae Min,Xing He,Shannan N. Rich,Mo Wang,Iain Buchan,Jiang Bian
出处
期刊:Nature Machine Intelligence [Nature Portfolio]
卷期号:2 (7): 369-375 被引量:395
标识
DOI:10.1038/s42256-020-0197-y
摘要

Big data, high-performance computing, and (deep) machine learning are increasingly becoming key to precision medicine—from identifying disease risks and taking preventive measures, to making diagnoses and personalizing treatment for individuals. Precision medicine, however, is not only about predicting risks and outcomes, but also about weighing interventions. Interventional clinical predictive models require the correct specification of cause and effect, and the calculation of so-called counterfactuals, that is, alternative scenarios. In biomedical research, observational studies are commonly affected by confounding and selection bias. Without robust assumptions, often requiring a priori domain knowledge, causal inference is not feasible. Data-driven prediction models are often mistakenly used to draw causal effects, but neither their parameters nor their predictions necessarily have a causal interpretation. Therefore, the premise that data-driven prediction models lead to trustable decisions/interventions for precision medicine is questionable. When pursuing intervention modelling, the bio-health informatics community needs to employ causal approaches and learn causal structures. Here we discuss how target trials (algorithmic emulation of randomized studies), transportability (the licence to transfer causal effects from one population to another) and prediction invariance (where a true causal model is contained in the set of all prediction models whose accuracy does not vary across different settings) are linchpins to developing and testing intervention models. Machine learning models are commonly used to predict risks and outcomes in biomedical research. But healthcare often requires information about cause–effect relations and alternative scenarios, that is, counterfactuals. Prosperi et al. discuss the importance of interventional and counterfactual models, as opposed to purely predictive models, in the context of precision medicine.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
felix发布了新的文献求助10
刚刚
Robin完成签到 ,获得积分10
2秒前
felix发布了新的文献求助10
3秒前
lzq671完成签到 ,获得积分10
5秒前
嗅犬完成签到 ,获得积分10
7秒前
sunwsmile完成签到 ,获得积分10
17秒前
诺亚方舟哇哈哈完成签到 ,获得积分0
19秒前
23秒前
武玉坤发布了新的文献求助10
31秒前
辣椒完成签到,获得积分10
31秒前
Jessica完成签到,获得积分10
33秒前
厚德载物完成签到 ,获得积分10
34秒前
yosh完成签到,获得积分20
34秒前
35秒前
39秒前
bae完成签到 ,获得积分10
41秒前
41秒前
43秒前
46秒前
人类后腿发布了新的文献求助10
49秒前
布布完成签到,获得积分10
50秒前
yosh发布了新的文献求助10
52秒前
秀丽的听双完成签到 ,获得积分10
58秒前
FashionBoy应助给我烤咸鱼采纳,获得10
1分钟前
甜美的觅荷完成签到,获得积分10
1分钟前
fluttershy完成签到 ,获得积分10
1分钟前
LN完成签到,获得积分10
1分钟前
MS903完成签到 ,获得积分10
1分钟前
外向的芒果完成签到 ,获得积分10
1分钟前
曾经不言完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xixi完成签到 ,获得积分10
1分钟前
英俊的铭应助现实的雁露采纳,获得10
1分钟前
xsans完成签到,获得积分10
1分钟前
lx完成签到 ,获得积分10
1分钟前
506407完成签到,获得积分10
1分钟前
zhangguo完成签到 ,获得积分10
1分钟前
GMEd1son完成签到,获得积分10
1分钟前
麦田麦兜完成签到,获得积分10
1分钟前
武玉坤完成签到,获得积分10
1分钟前
nanfeng完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2500
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6508347
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8301333
关于积分的说明 17721572
捐赠科研通 5609054
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2921725
邀请新用户注册赠送积分活动 1898936
关于科研通互助平台的介绍 1761529