背景：电子健康记录（EHRS）包含丰富的患者健康历史信息，这通常包括结构化和非结构化数据。已经有许多研究专注于从结构化数据中蒸馏有价值的信息，例如疾病代码，实验室测试结果和治疗方法。但是，依托结构化数据可能不足反映患者的综合信息，此类数据可能偶尔含有错误的记录。目的：随着机器学习（ML）和深度学习（DL）技术的最近进步，越来越多的研究通过纳入非结构化的自由文本数据，寻求获得更准确的结果。本文评论了使用多模式数据的研究，即结构化和非结构化数据的组合，从EHRS作为传统ML或DL模型的输入来解决目标任务。材料和方法：我们在电气和电子工程师（IEEE）数字图书馆（IEEE）数字图书馆，PubMed和Compution Machion（ACM）数字文章中搜索了与基于ML的多模式EHR研究相关的制品。结果与讨论：最后94项包括研究，我们专注于如何使用常规ML和DL技术合并和互动的数据来自不同方式的数据，以及如何在与EHR相关的任务中应用这些算法。此外，我们研究了这些融合方法的优点和局限，并表明了基于ML的多模式EHR研究的未来方向。
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传统机器学习方法面临两种主要挑战，在处理医疗保健预测分析任务方面。首先，医疗保健数据的高维性质需要劳动密集型和耗时的过程，为每项新任务选择适当的功能集。其次，这些方法依赖于特征工程来捕获患者数据的顺序性，这可能无法充分利用医疗事件的时间模式及其依赖性。最近的深度学习方法通过解决医疗数据的高维和时间挑战，对各种医疗保健预测任务显示了有希望的性能。这些方法可以学习关键因素（例如，医学概念或患者）的有用表示及其与高维原始或最低处理的医疗保健数据的相互作用。在本文中，我们系统地审查了专注于推进和使用深神经网络的研究，以利用患者结构化时间序列数据进行医疗保健预测任务。为了识别相关研究，搜索MEDLINE，IEEE，SCOPUS和ACM数字图书馆于2021年2月7日出版的研究。我们发现研究人员在十个研究流中为深度时间序列预测文献做出了贡献：深入学习模型，缺少价值处理，不规则处理，患者表示，静态数据包容，关注机制，解释，纳入医疗本体，学习策略和可扩展性。本研究总结了这些文献流的研究见解，确定了几个关键研究差距，并提出了未来的患者时间序列数据深入学习的研究机会。
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大量的电子健康记录（EHR）在改善医疗保健方面产生了巨大的潜力。临床代码（结构化数据）和临床叙述（非结构化数据）是EHR中的两个重要文本模式。临床代码传达医院期间的诊断和治疗信息，临床注释带有患者遭遇的临床提供者的叙述。它们不孤立地存在，并且可以在大多数现实生活中的临床情况下相互补充。但是，大多数现有的面向EHR的研究要么集中于特定模式，要么以直接方式整合来自不同模态的数据，这忽略了它们之间的内在相互作用。为了解决这些问题，我们提出了一个名为MEDM-PLM的医学多模式预训练的语言模型，以了解对结构化和非结构化数据的增强EHR表示。在MEDM-PLM中，首先采用了两个基于变压器的神经网络组件来从每种模式中学习代表性特征。然后引入跨模块模块以建模其相互作用。我们在模拟III数据集上预先训练MEDM-PLM，并验证了该模型对三个下游临床任务的有效性，即药物建议，30天的再入院预测和ICD编码。与最先进的方法相比，广泛的实验证明了MEDM-PLM的功率。进一步的分析和可视化表明了我们的模型的鲁棒性，这有可能为临床决策提供更全面的解释。
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自然语言处理（NLP）是一个人工智能领域，它应用信息技术来处理人类语言，在一定程度上理解并在各种应用中使用它。在过去的几年中，该领域已经迅速发展，现在采用了深层神经网络的现代变体来从大型文本语料库中提取相关模式。这项工作的主要目的是调查NLP在药理学领域的最新使用。正如我们的工作所表明的那样，NLP是药理学高度相关的信息提取和处理方法。它已被广泛使用，从智能搜索到成千上万的医疗文件到在社交媒体中找到对抗性药物相互作用的痕迹。我们将覆盖范围分为五个类别，以调查现代NLP方法论，常见的任务，相关的文本数据，知识库和有用的编程库。我们将这五个类别分为适当的子类别，描述其主要属性和想法，并以表格形式进行总结。最终的调查介绍了该领域的全面概述，对从业者和感兴趣的观察者有用。
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社交媒体网络已成为人们生活的重要方面，它是其思想，观点和情感的平台。因此，自动化情绪分析（SA）对于以其他信息来源无法识别人们的感受至关重要。对这些感觉的分析揭示了各种应用，包括品牌评估，YouTube电影评论和医疗保健应用。随着社交媒体的不断发展，人们以不同形式发布大量信息，包括文本，照片，音频和视频。因此，传统的SA算法已变得有限，因为它们不考虑其他方式的表现力。通过包括来自各种物质来源的此类特征，这些多模式数据流提供了新的机会，以优化基于文本的SA之外的预期结果。我们的研究重点是多模式SA的最前沿领域，该领域研究了社交媒体网络上发布的视觉和文本数据。许多人更有可能利用这些信息在这些平台上表达自己。为了作为这个快速增长的领域的学者资源，我们介绍了文本和视觉SA的全面概述，包括数据预处理，功能提取技术，情感基准数据集以及适合每个字段的多重分类方法的疗效。我们还简要介绍了最常用的数据融合策略，并提供了有关Visual Textual SA的现有研究的摘要。最后，我们重点介绍了最重大的挑战，并调查了一些重要的情感应用程序。
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近年来，Smart Healthcare取得了重大进展。新兴人工智能（AI）技术可以在各种医疗保健方案中实现各种智能应用程序。作为由AI提供支持的基本技术，自然语言处理（NLP）由于其分析和理解人类语言的能力而在智能医疗保健中起关键作用。在这项工作中，我们回顾了现有的研究，这些研究从技术和应用的角度涉及NLP智能医疗保健。我们首先详细介绍了不同的NLP方法和NLP管道，从技术角度来看。然后，在采用NLP技术的智能医疗保健应用程序的背景下，我们介绍了代表性的智能医疗保健方案，包括临床实践，医院管理，个人护理，公共卫生和药物开发。我们进一步讨论了两个特定的医学问题，即2019年冠状病毒病（COVID-19）大流行和心理健康，其中NLP驱动的智能医疗保健发挥了重要作用。最后，我们讨论当前作品的局限性，并确定未来作品的方向。
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临床试验是药物开发的重要一步，通常是昂贵且耗时的。在计算机试验中，是通过模拟和建模作为替代传统临床试验的临床试验进行数字进行的。在计算机试验中支持AI可以通过创建虚拟队列作为控件来增加案例组的规模。此外，它还可以实现试验设计的自动化和优化，并预测试验成功率。本文在三个主要主题下系统地回顾了论文：临床模拟，个性化预测建模和计算机辅助试验设计。我们专注于如何在这些应用中应用机器学习（ML）。特别是，我们介绍了机器学习问题的公式和每个任务的可用数据源。最后，我们讨论了现实世界中的Silico试验中AI的挑战和机遇。
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深度学习属于人工智能领域，机器执行通常需要某种人类智能的任务。类似于大脑的基本结构，深度学习算法包括一种人工神经网络，其类似于生物脑结构。利用他们的感官模仿人类的学习过程，深入学习网络被送入（感官）数据，如文本，图像，视频或声音。这些网络在不同的任务中优于最先进的方法，因此，整个领域在过去几年中看到了指数增长。这种增长在过去几年中每年超过10,000多种出版物。例如，只有在医疗领域中的所有出版物中覆盖的搜索引擎只能在Q3 2020中覆盖所有出版物的子集，用于搜索术语“深度学习”，其中大约90％来自过去三年。因此，对深度学习领域的完全概述已经不可能在不久的将来获得，并且在不久的将来可能会难以获得难以获得子场的概要。但是，有几个关于深度学习的综述文章，这些文章专注于特定的科学领域或应用程序，例如计算机愿景的深度学习进步或在物体检测等特定任务中进行。随着这些调查作为基础，这一贡献的目的是提供对不同科学学科的深度学习的第一个高级，分类的元调查。根据底层数据来源（图像，语言，医疗，混合）选择了类别（计算机愿景，语言处理，医疗信息和其他工程）。此外，我们还审查了每个子类别的常见架构，方法，专业，利弊，评估，挑战和未来方向。
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由于对高效有效的大数据分析解决方案的需求，医疗保健行业中数据分析的合并已取得了重大进展。知识图（KGS）已在该领域证明了效用，并且植根于许多医疗保健应用程序，以提供更好的数据表示和知识推断。但是，由于缺乏代表性的kg施工分类法，该指定领域中的几种现有方法不足和劣等。本文是第一个提供综合分类法和鸟类对医疗kg建筑的眼光的看法。此外，还对与各种医疗保健背景相关的学术工作中最新的技术进行了彻底的检查。这些技术是根据用于知识提取的方法，知识库和来源的类型以及合并评估协议的方法进行了严格评估的。最后，报道和讨论了文献中的一些研究发现和现有问题，为这个充满活力的地区开放了未来研究的视野。
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自动化医疗编码，医疗保健操作和交付的基本任务，通过从临床文献预测医学代码来实现非结构化数据。自然语言处理中深入学习模型的最新进展已被广泛应用于此任务。然而，它缺乏对医学编码的神经网络架构设计的统一视图。本综述提出了一个统一的框架，为医疗编码模型的构建块提供了一般性的理解，并概述了近期框架下的最新模型。我们的统一框架将医疗编码分解为四个主要组件，即文本特征提取的编码器模块，为构建深编码器架构的机制，解码器模块，用于将隐藏的表示转换为医学代码，以及辅助信息的使用。最后，我们讨论了关键的研究挑战和未来方向。
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受益于医疗保健数据的数字化和计算能力的发展，机器学习方法越来越多地用于医疗领域。在医疗保健机器学习中已经确定了公平性问题，导致对有限医疗资源的不公平分配或某些群体的健康风险过多。因此，解决公平问题最近引起了医疗保健社区的越来越多的关注。然而，机器学习的机器学习与机器学习中的公平性的交集仍在研究中。在这篇综述中，我们通过暴露公平问题，总结可能的偏见，整理缓解方法并指出挑战以及未来的机会来建立桥梁。
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如今，人工智能（AI）已成为临床和远程医疗保健应用程序的基本组成部分，但是最佳性能的AI系统通常太复杂了，无法自我解释。可解释的AI（XAI）技术被定义为揭示系统的预测和决策背后的推理，并且在处理敏感和个人健康数据时，它们变得更加至关重要。值得注意的是，XAI并未在不同的研究领域和数据类型中引起相同的关注，尤其是在医疗保健领域。特别是，许多临床和远程健康应用程序分别基于表格和时间序列数据，而XAI并未在这些数据类型上进行分析，而计算机视觉和自然语言处理（NLP）是参考应用程序。为了提供最适合医疗领域表格和时间序列数据的XAI方法的概述，本文提供了过去5年中文献的审查，说明了生成的解释的类型以及为评估其相关性所提供的努力和质量。具体而言，我们确定临床验证，一致性评估，客观和标准化质量评估以及以人为本的质量评估作为确保最终用户有效解释的关键特征。最后，我们强调了该领域的主要研究挑战以及现有XAI方法的局限性。
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电子健康记录（EHRS）在患者级别汇总了多种信息，并保留了整个时间内患者健康状况进化的轨迹代表。尽管此信息提供了背景，并且可以由医生利用以监控患者的健康并进行更准确的预后/诊断，但患者记录可以包含长期跨度的信息，这些信息与快速生成的医疗数据速率相结合，使临床决策变得更加复杂。患者轨迹建模可以通过以可扩展的方式探索现有信息来帮助，并可以通过促进预防医学实践来增强医疗保健质量。我们为建模患者轨迹提出了一种解决方案，该解决方案结合了不同类型的信息并考虑了临床数据的时间方面。该解决方案利用了两种不同的架构：一组支持灵活的输入功能集，以将患者的录取转换为密集的表示；以及在基于复发的架构中进行的第二次探索提取的入院表示，其中使用滑动窗口机制在子序列中处理患者轨迹。使用公开可用的模仿III临床数据库评估了开发的解决方案，以两种不同的临床结果，意外的患者再入院和疾病进展。获得的结果证明了第一个体系结构使用单个患者入院进行建模和诊断预测的潜力。虽然临床文本中的信息并未显示在其他现有作品中观察到的判别能力，但这可以通过微调临床模型来解释。最后，我们使用滑动窗口机制来表示基于序列的体系结构的潜力，以表示输入数据，从而获得与其他现有解决方案的可比性能。
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2022-07-31
近年来，随着新颖的策略和应用，神经网络一直在迅速扩展。然而，尽管不可避免地会针对关键应用程序来解决这些挑战，例如神经网络技术诸如神经网络技术中仍未解决诸如神经网络技术的挑战。已经尝试通过用符号表示来表示和嵌入域知识来克服神经网络计算中的挑战。因此，出现了神经符号学习（Nesyl）概念，其中结合了符号表示的各个方面，并将常识带入神经网络（Nesyl）。在可解释性，推理和解释性至关重要的领域中，例如视频和图像字幕，提问和推理，健康信息学和基因组学，Nesyl表现出了有希望的结果。这篇综述介绍了一项有关最先进的Nesyl方法的全面调查，其原理，机器和深度学习算法的进步，诸如Opthalmology之类的应用以及最重要的是该新兴领域的未来观点。
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近年来，人们对使用电子病历（EMR）进行次要目的特别感兴趣，以增强医疗保健提供的质量和安全性。 EMR倾向于包含大量有价值的临床笔记。学习嵌入是一种将笔记转换为使其可比性的格式的方法。基于变压器的表示模型最近取得了巨大的飞跃。这些模型在大型在线数据集上进行了预训练，以有效地了解自然语言文本。学习嵌入的质量受临床注释如何用作表示模型的输入的影响。临床注释有几个部分具有不同水平的信息价值。医疗保健提供者通常使用不同的表达方式来实现同一概念也很常见。现有方法直接使用临床注释或初始预处理作为表示模型的输入。但是，要学习良好的嵌入，我们确定了最重要的临床笔记部分。然后，我们将提取的概念从选定部分映射到统一医学语言系统（UMLS）中的标准名称。我们使用与唯一概念相对应的标准短语作为临床模型的输入。我们进行了实验，以测量在公共可用的医疗信息集市（MIMIC-III）数据集的子集中，在医院死亡率预测的任务中，学到的嵌入向量的实用性。根据实验，与其他输入格式相比，基于临床变压器的表示模型通过提取的独特概念的标准名称产生的输入产生了更好的结果。表现最好的模型分别是Biobert，PubMedbert和Umlsbert。
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这项研究提出了一个多模式的机器学习模型，以预测ICD-10诊断代码。我们开发了单独的机器学习模型，可以处理来自不同模式的数据，包括非结构化文本，半结构化文本和结构化表格数据。我们进一步采用了合奏方法来集成所有模式特异性模型以生成ICD-10代码。还提取了主要证据，以使我们的预测更具说服力和可解释。我们使用医学信息集市进行重症监护III（模拟-III）数据集来验证我们的方法。对于ICD代码预测，我们的表现最佳模型（Micro-F1 = 0.7633，Micro-AUC = 0.9541）显着超过其他基线模型，包括TF-IDF（Micro-F1 = 0.6721，Micro-AUC = 0.7879）和Text-CNN模型（Micro-F1 = 0.6569，Micro-AUC = 0.9235）。为了解释性，我们的方法在文本数据上实现了JACCARD相似性系数（JSC）为0.1806，在表格数据上分别获得了0.3105，训练有素的医生分别达到0.2780和0.5002。
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COVID-19的大流行提出了对多个领域决策者的流行预测的重要性，从公共卫生到整个经济。虽然预测流行进展经常被概念化为类似于天气预测，但是它具有一些关键的差异，并且仍然是一项非平凡的任务。疾病的传播受到人类行为，病原体动态，天气和环境条件的多种混杂因素的影响。由于政府公共卫生和资助机构的倡议，捕获以前无法观察到的方面的丰富数据来源的可用性增加了研究的兴趣。这尤其是在“以数据为中心”的解决方案上进行的一系列工作，这些解决方案通过利用非传统数据源以及AI和机器学习的最新创新来增强我们的预测能力的潜力。这项调查研究了各种数据驱动的方法论和实践进步，并介绍了一个概念框架来导航它们。首先，我们列举了与流行病预测相关的大量流行病学数据集和新的数据流，捕获了各种因素，例如有症状的在线调查，零售和商业，流动性，基因组学数据等。接下来，我们将讨论关注最近基于数据驱动的统计和深度学习方法的方法和建模范式，以及将机械模型知识域知识与统计方法的有效性和灵活性相结合的新型混合模型类别。我们还讨论了这些预测系统的现实部署中出现的经验和挑战，包括预测信息。最后，我们重点介绍了整个预测管道中发现的一些挑战和开放问题。
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Our experience of the world is multimodal -we see objects, hear sounds, feel texture, smell odors, and taste flavors. Modality refers to the way in which something happens or is experienced and a research problem is characterized as multimodal when it includes multiple such modalities. In order for Artificial Intelligence to make progress in understanding the world around us, it needs to be able to interpret such multimodal signals together. Multimodal machine learning aims to build models that can process and relate information from multiple modalities. It is a vibrant multi-disciplinary field of increasing importance and with extraordinary potential. Instead of focusing on specific multimodal applications, this paper surveys the recent advances in multimodal machine learning itself and presents them in a common taxonomy. We go beyond the typical early and late fusion categorization and identify broader challenges that are faced by multimodal machine learning, namely: representation, translation, alignment, fusion, and co-learning. This new taxonomy will enable researchers to better understand the state of the field and identify directions for future research.
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人工智能（AI）系统在接下来的几十年中有很大的希望可以改善医疗保健。具体而言，利用多个数据源和输入模式的AI系统有望成为一种可行的方法，可以在广泛的应用程序中提供更准确的结果和可部署的管道。在这项工作中，我们提出并评估一个统一的医学中的整体AI（HAIM）框架，以促进利用多模式输入的AI系统的生成和测试。我们的方法使用可通用的数据预处理和机器学习建模阶段，可以很容易地适应医疗保健环境中的研究和部署。我们通过训练和表征基于MIMIC-IV-MM的14,324个独立模型来评估我们的HAIM框架，该模型是一种多模式临床数据库（n = 34,537个样本），其中包含7,279个独特的住院和6,485名患者，涵盖了4个数据模态的所有可能输入组合（即，所有可能的输入组合）表格，时间序列，文本和图像），11个独特的数据源和12个预测任务。我们表明，该框架可以始终如一地生产出在各种医疗保健示范中超过相似的单源方法的模型（乘以6-33％），包括10种不同的胸部病理学诊断，以及休息时间和48小时的死亡率预测。我们还使用Shapley值量化了每种模式和数据源的贡献，这证明了数据类型重要性的异质性以及在不同医疗保健相关的任务中多模式输入的必要性。我们的整体医学AI（HAIM）框架的可推广性能和灵活性可以为未来的临床和运营医疗环境中的多模式预测系统提供有希望的途径。
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讽刺可以被定义为说或写讽刺与一个人真正想表达的相反，通常是为了侮辱，刺激或娱乐某人。由于文本数据中讽刺性的性质晦涩难懂，因此检测到情感分析研究社区的困难和非常感兴趣。尽管讽刺检测的研究跨越了十多年，但最近已经取得了一些重大进步，包括在多模式环境中采用了无监督的预训练的预训练的变压器，并整合了环境以识别讽刺。在这项研究中，我们旨在简要概述英语计算讽刺研究的最新进步和趋势。我们描述了与讽刺有关的相关数据集，方法，趋势，问题，挑战和任务，这些数据集，趋势，问题，挑战和任务是无法检测到的。我们的研究提供了讽刺数据集，讽刺特征及其提取方法以及各种方法的性能分析，这些表可以帮助相关领域的研究人员了解当前的讽刺检测中最新实践。
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