Delineating the effective use of self-supervised learning in single-cell genomics

计算机科学 人工智能 水准点(测量) 机器学习 学习迁移 特征学习 代表(政治) 深度学习 模态(人机交互) 遮罩(插图) 视觉艺术 艺术 政治 法学 地理 政治学 大地测量学
作者
Till Richter,Mojtaba Bahrami,Yufan Xia,David S. Fischer,Fabian J. Theis
出处
期刊:Nature Machine Intelligence [Springer Nature]
标识
DOI:10.1038/s42256-024-00934-3
摘要

Abstract Self-supervised learning (SSL) has emerged as a powerful method for extracting meaningful representations from vast, unlabelled datasets, transforming computer vision and natural language processing. In single-cell genomics (SCG), representation learning offers insights into the complex biological data, especially with emerging foundation models. However, identifying scenarios in SCG where SSL outperforms traditional learning methods remains a nuanced challenge. Furthermore, selecting the most effective pretext tasks within the SSL framework for SCG is a critical yet unresolved question. Here we address this gap by adapting and benchmarking SSL methods in SCG, including masked autoencoders with multiple masking strategies and contrastive learning methods. Models trained on over 20 million cells were examined across multiple downstream tasks, including cell-type prediction, gene-expression reconstruction, cross-modality prediction and data integration. Our empirical analyses underscore the nuanced role of SSL, namely, in transfer learning scenarios leveraging auxiliary data or analysing unseen datasets. Masked autoencoders excel over contrastive methods in SCG, diverging from computer vision trends. Moreover, our findings reveal the notable capabilities of SSL in zero-shot settings and its potential in cross-modality prediction and data integration. In summary, we study SSL methods in SCG on fully connected networks and benchmark their utility across key representation learning scenarios.

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
王鸿鑫发布了新的文献求助10
刚刚
繁星长明应助北山采纳,获得10
刚刚
yu完成签到,获得积分10
刚刚
anton完成签到,获得积分10
刚刚
白华苍松发布了新的文献求助10
刚刚
济南青年完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
AA完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
科研通AI2S应助何佳丽采纳,获得10
2秒前
LJ完成签到,获得积分10
3秒前
CodeCraft应助雨中过客采纳,获得10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
lin发布了新的文献求助20
3秒前
绝望的文盲完成签到,获得积分10
3秒前
大模型应助guzhfia采纳,获得10
4秒前
充电宝应助haoyunlai采纳,获得10
4秒前
SciGPT应助mookie采纳,获得10
4秒前
北山完成签到,获得积分10
4秒前
fluency发布了新的文献求助10
5秒前
朱信姿发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
my196755完成签到,获得积分10
6秒前
成就以山完成签到 ,获得积分10
6秒前
天真书南完成签到,获得积分10
7秒前
LJ发布了新的文献求助10
7秒前
陈子豪完成签到,获得积分10
7秒前
丘比特应助阿波罗采纳,获得10
7秒前
BowieHuang应助77采纳,获得10
7秒前
sdccx应助123采纳,获得10
7秒前
8秒前
年华完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
o992891完成签到 ,获得积分10
8秒前
皓月如静发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
千俞完成签到 ,获得积分10
9秒前
jinya完成签到,获得积分10
9秒前
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 strong mixing conditions volume 1-3 5000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5719991
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5258347
关于积分的说明 15290002
捐赠科研通 4869605
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2614876
邀请新用户注册赠送积分活动 1564872
关于科研通互助平台的介绍 1522051