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Haciendo Predicciones Confiables en Farmacéuticos

Explorando la importancia de los conjuntos de predicción en el desarrollo de fármacos.

Ji Won Park, Robert Tibshirani, Kyunghyun Cho

― 6 minilectura


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En algunas industrias, especialmente en farmacéutica, es clave hacer predicciones que no sean solo suposiciones, sino que estén respaldadas por números sólidos. Imagina intentar decidir si un nuevo medicamento funcionará basándote en muchos factores diferentes. En lugar de un solo número, como "este fármaco es bueno", querrías un rango de predicciones que cubra diferentes posibilidades. Ahí es donde entran en juego los Conjuntos de Predicciones; te ofrecen una forma de combinar todos esos factores en una predicción útil.

¿Por qué son importantes los conjuntos de predicciones?

Cuando los científicos están probando nuevos medicamentos, recopilan un montón de datos. Quieren saber cómo se comporta un fármaco en el cuerpo, lo cual es complicado. No puedes solo mirar una cosa, como cuánta droga se absorbe; también tienes que considerar cómo se distribuye, se descompone y sale del cuerpo. Esto crea un montón de números que pueden estar conectados, como una red de información. Así que, en lugar de hacer predicciones una a una, es más inteligente hacer predicciones para un montón de factores relacionados a la vez.

Confianza en las predicciones

Cuando haces predicciones, quieres estar seguro de que son correctas, o al menos cercanas. A menudo, las predicciones vienen con un nivel de confianza, como decir, "Estoy un 90% seguro de que este medicamento funcionará para la mayoría de las personas." Aquí es donde las matemáticas se complican un poco. Necesitas crear un conjunto de posibles resultados que incluya la respuesta real la mayoría de las veces. Si dices que estás 90% seguro, pero te equivocas la mitad de las veces, no está bien.

¿Cómo hacemos predicciones?

La forma en que generalmente se hacen las predicciones es mirando datos pasados. Los científicos toman un montón de casos anteriores donde se probó un medicamento, analizan los resultados y luego usan ese análisis para predecir qué pasará con nuevos casos. Esto significa que están aprendiendo de errores y éxitos pasados. Cuantos más datos tengan, mejores serán sus predicciones.

El papel de las puntuaciones de no conformidad

Ahora, para entender cómo se hacen las predicciones, hablemos de las puntuaciones de no conformidad. Piensa en estas como una forma de medir cuánto se desvía una nueva predicción de lo que se ha aprendido antes. Si se espera que un medicamento sea efectivo basado en casos anteriores pero muestra un comportamiento muy diferente en un nuevo caso, ¡eso es una gran señal de alerta! La Puntuación de no conformidad ayuda a resaltar esas discrepancias.

Predicción conjunta para múltiples objetivos

Si piensas que predecir una cosa es difícil, ¡intenta predecir varias cosas a la vez! En casos donde necesitas predecir múltiples resultados, no puedes tratarlos de forma independiente. En su lugar, es más eficiente ver cómo podrían relacionarse entre sí. Por ejemplo, si sabes que un fármaco afecta a un órgano, podría también impactar a otro. Así que, conectar los puntos entre estas variables puede ayudar a crear mejores predicciones.

Usando puntuaciones como vectores aleatorios

En nuestro caso, tratamos esas puntuaciones de no conformidad como grupos aleatorios de valores que pueden cambiar. Dado que estas puntuaciones están conectadas, tiene sentido ver cómo interactúan. Esto lleva a un conjunto de predicciones más preciso que considera las relaciones entre los diferentes resultados. Al mirar el panorama general, los científicos pueden hacer predicciones más sólidas.

Estimando la distribución

Para averiguar cómo se comportan estas puntuaciones, los científicos utilizan algo llamado funciones de distribución acumulativa conjunta (CDFs). En pocas palabras, una CDF ayuda a entender la probabilidad de que todas las puntuaciones caigan dentro de un cierto rango. Al estimar esta distribución, los científicos pueden medir mejor las posibilidades de que sus predicciones sean correctas.

El poder de las Vine Copulas

Ahora, aquí viene la parte divertida: ¡las vine copulas! Puede sonar elegante, pero piénsalo como una forma de conectar diferentes variables entre sí, como enredaderas subiendo por una pared. Ayudan a crear una imagen de cómo interactúan todas esas variables. Al usar vine copulas, podemos estimar de manera más flexible qué tan probable es que ciertas predicciones sean ciertas juntas.

El desafío de los Datos faltantes

En situaciones reales, no es raro tener piezas de datos faltantes. Por ejemplo, si los científicos están probando un medicamento y solo obtienen resultados para algunos factores pero se pierden otros, eso puede llevar a predicciones inexactas. Cuando los investigadores intentan estimar lo que falta, a menudo se encuentran con problemas. Es como tratar de completar un rompecabezas con varias piezas que faltan, ¡frustrante, por decir lo menos!

Abordando el problema de los datos faltantes

Para abordar el problema de los datos faltantes, los científicos pueden usar métodos que permiten hacer algunas estimaciones. Al usar ciertos modelos estadísticos, pueden llenar los vacíos. Esto significa que incluso si no tienen todos los números, aún pueden hacer predicciones razonables basadas en los datos que sí tienen.

Haciendo las predicciones más precisas

El objetivo es hacer que las predicciones sean lo más precisas posible. Al tener en cuenta no solo las variables individuales, sino también cómo interactúan entre sí y manejar los datos faltantes, los científicos pueden mejorar sus conjuntos de predicciones. Así es como se hace en situaciones del mundo real, asegurando que las predicciones sean lo suficientemente confiables como para guiar decisiones cruciales en el desarrollo de medicamentos y campos similares.

Conclusión

En resumen, el proceso de hacer predicciones implica manejar mucha información diferente a la vez. No se trata solo de dar en el blanco; se trata de atrapar varias pelotas y mantenerlas todas en el aire. Al usar métodos estadísticos avanzados como distribuciones conjuntas y vine copulas, los científicos pueden crear mejores conjuntos de predicciones que toman en cuenta las relaciones entre diferentes factores y manejan desafíos como los datos faltantes. Cuanto más precisas puedan hacer las predicciones, más efectivamente podrán tomar decisiones que podrían impactar en los resultados de salud. ¡Y eso es una victoria para todos los involucrados!

Fuente original

Título: Semiparametric conformal prediction

Resumen: Many risk-sensitive applications require well-calibrated prediction sets over multiple, potentially correlated target variables, for which the prediction algorithm may report correlated non-conformity scores. In this work, we treat the scores as random vectors and aim to construct the prediction set accounting for their joint correlation structure. Drawing from the rich literature on multivariate quantiles and semiparametric statistics, we propose an algorithm to estimate the $1-\alpha$ quantile of the scores, where $\alpha$ is the user-specified miscoverage rate. In particular, we flexibly estimate the joint cumulative distribution function (CDF) of the scores using nonparametric vine copulas and improve the asymptotic efficiency of the quantile estimate using its influence function. The vine decomposition allows our method to scale well to a large number of targets. We report desired coverage and competitive efficiency on a range of real-world regression problems, including those with missing-at-random labels in the calibration set.

Autores: Ji Won Park, Robert Tibshirani, Kyunghyun Cho

Última actualización: 2024-11-04 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2411.02114

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.02114

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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