论文

GlucoFM-Bench:血糖预测的时间序列基础模型基准测试

GlucoFM-Bench: Benchmarking Time-Series Foundation Models for Blood Glucose Forecasting

模型评测基准与评测资源

摘要

血糖预测模型是现代糖尿病管理系统的基础,因为可靠的短期预测可以实现主动干预,支持自动胰岛素输送,并降低低血糖和高血糖事件的风险。从建模的角度来看,由于糖尿病人群的生理动力学存在异质性,血糖预测面临着独特的挑战。传统的机器学习和深度学习模型已针对血糖预测进行了广泛的评估,但最近的时间序列基础模型(TSFM)在这方面的研究仍然很少。为了弥补这一差距,我们推出了 GlucoFM-Bench,这是一个评估最先进的 TSFM 以及用于血糖预测的监督深度学习模型的综合基准。我们评估了 8 个代表性架构,包括预训练的 TSFM、时间序列 大语言模型 和特定于任务的深度学习模型,涵盖 15 个公开的糖尿病相关数据集,其中包括 1,117 名 1 型糖尿病、2 型糖尿病、糖尿病前期和非糖尿病患者。模型在零样本、少样本和全样本协议下进行评估,上下文长度和预测范围存在系统变化。在整个数据集中,预训练的 TSFM,尤其是 Chronos-2 和 TimesFM,显示出强大的零样本和少样本迁移,最佳零样本模型的性能与最佳全样本监督模型的差距在 5% 以内。然而,当特定任务数据丰富时,轻量级 LSTM 仍然最强,在全面训练下比 TSFM 高 4--21%。分层分析揭示了 T1D 队列和低血糖/高血糖范围中持续存在的挑战,强调了除了总体误差指标之外进行评估的必要性。总之,GlucoFM-Bench 为评估、比较和改进血糖预测的基础模型提供了标准化且可重复的基础。