I A E S  I n t e r n at io n al  Jou r n al  of  A r t if ic ia l  I n t e ll ig e n c e  ( I J - AI )   V ol .   14 , N o.   3 ,  J une   2025 , pp.  2367 ~ 2378   I S S N :  2252 - 8938 ,   D O I :  10.11591/ ij a i. v 14 .i 3 .pp 2367 - 2378          2367     Jou r n al  h om e page :  ht tp : // ij ai . ia e s c or e .c om   M e d i c al B E R T :   e n h an c i n g b i om e d i c al  n at u r al  l an g u age   p r oc e ss i n g u si n g  p r e t r ai n e d   B E R T - b ase d  m od e l       K . S ah it  R e d d y, N . R agave n d e r an , V as an t h  K ., G a n e s h  N . N ai k , V is h al ak s h i  P r ab h u ,   N agar aj a G .  S .   D e pa r t m e nt  of  C om put e r  S c i e nc e , R . V .  C ol l e ge  of  E ngi ne e r i ng, B e nga l ur u, I ndi a       A r t ic le  I n f o     A B S T R A C T   A r ti c le  h is to r y :   R e c e iv e d  M a r   10 ,  2024   R e vi s e d  F e b   28 ,  2025   A c c e pt e d  M a r   15 ,  2025       Recent  advances  in  natural  language  processing  (NLP)  have  been   dri ven  by  pretrained  language  models  like  BERT,  RoBERTa,  T5,  and  GPT.   These  models  excel  at  understanding  complex  texts,  but  biomedical   literatur e,  with  its  domain - specific  terminology,  poses  challenges  that  models  like  Word2Vec  and  bidirecti onal  long  short - term   memory  (Bi - LSTM)  can' t  fully  address.  GPT  and  T5,  d espite  capturing   context,   fall  short  in   tasks  n eeding  bidirectional  understanding,  unlike  BERT.  Addressing  this,  we  pr oposed  MedicalBER T,  a  pretrained  BERT  model   trained  on  a   large  bio medical  dataset  and  equipped  with  domain - specific  vocabulary   that  enhanc es  the  comprehens ion  of  biomedi cal  terminol ogy.   MedicalB ERT  model   is  further  optimized  and  fine - tuned  to  address  diverse  t asks,  including  named   entity  recognition ,  relation  extraction,  question   answering,  sentence   similari t y,  and  document  classification.  Performance  metrics   such  as  the   F1 - score,  accuracy,  and  Pearson  correlatio n   are  employed   to  showcase   the  effi ciency  of  our  model  in  comp arison  to   other  BERT - based  models   such  as  Bio BERT,  SciBERT ,   and  ClinicalBERT.  MedicalBERT  outperforms  these  models  on  most  of  the  benchmarks,  and  surpasses   the  general - purpose  BERT   mo del  by  5.67%  on  average  across  all  the  tasks  evaluated  respectively.  This   wo rk  also  underscores  the  potential  of  leveraging  pretrained  BERT  models  for  medical  NLP tasks, demo nstrating the  effectiveness of  transfer learning techni ques in   capturing  domain - specific infor mation.   K e y w o r d s :   B E R T   N a m e d  e nt it y r e c ogni ti on    N a tu r a l  la ngua ge  pr oc e s s in g   P r e - tr a in e d m ode ls   R e la ti on  e xt r a c ti on   T r a ns f or m e r s   This is an  open  acce ss artic le unde r the  CC BY - SA   license.     C or r e s pon di n g A u th or :   N .   R a ga ve nde r a n   D e pa r tm e nt  of  C om put e r  S c ie nc e , R .   V .   C ol le g e  of  E ngi ne e r in g   M ys or e  R d, R V  V id ya ni ke ta n P os t ,  B e nga lu r u, I ndi a   E m a il :  nr a ga ve nde r a n.c s 22@ r vc e .e du.i n       1.   I N T R O D U C T I O N   I n  th e   r e a lm   of   na tu r a l  la ngua ge   pr oc e s s in g   ( N L P ) ,  th e   r e vol ut io na r y  in f lu e nc e   of   s ophi s ti c a te d   tr a ns f or m e r   m ode ls   is   obs e r va bl e   a c r os s   m ul ti pl e   f ie ld s .  I n  th e   he a lt hc a r e   in dus tr y,  e le c tr oni c   he a lt h   r e c or ds   ( E H R s )   a r e   a   s ub s ta nt ia l  s our c e   of   va lu a bl e   da t a ,  a nd  B E R T   ha s   pr ove n  to   be   a   pow e r f ul   to ol   f or   de c ip he r in g  th e  i nt r ic a te  c ont e xt ua l  de ta il s  e m be dd e d w it hi n uns tr uc tu r e d m e di c a l  te xt .   B E R T   [ 1] ,  s hor t  f or   bi di r e c ti ona l  e nc ode r   r e p r e s e nt a ti ons   f r om   tr a ns f or m e r s ,  is   a   f o r m id a bl e   N L P   m ode l  th a t  w a s   in tr oduc e d  by  G oogl e   in   2018.  I ts   k e y  in nov a ti on  li e s   in   it s   bi di r e c ti ona l  a ppr oa c h,  w hi c h  e na bl e s   it   to   ta ke   in to   a c c ount   th e   c ont e xt   of   w or ds   f r om   bo th   di r e c ti ons .  P r e tr a in e d  on  e xt e ns iv e   te xt   da ta ,  B E R T   e xc e ls   in   c a pt ur in g  nua nc e d  la ngua g e   r e la ti ons hi ps ,   m a ki ng  it   a   c or ne r s to ne   in   va r io us   N L P   a ppl ic a ti ons .  I n  th e   le g a l  dom a in ,  B E R T   a s s i s ts   in   p a r s in g  a nd  e xt r a c ti ng  r e le va nt   in f or m a ti on  f r om   le ga l  doc um e nt s .  W hi le   B E R T   ha s   de m ons tr a te d  pr of ic ie nc y  in   ge ne r a l  la ngua ge   unde r s ta ndi ng,  th e   he a lt hc a r e   dom a in  de m a nds  a   s pe c ia li z e d  a ppr oa c h.   C onve nt io na l  N L P   te c hni que s ,  li ke   b a g - of - w or ds   ( B oW )   [ 2]   a nd  n - gr a m s   [ 3] ,  s tr uggl e   w it h   c ont e xt ua l  unde r s ta ndi ng,   tr e a ti ng  w or ds   in de pe nde nt ly  a nd  of t e n  le a di ng  to   in f or m a ti on  lo s s , e s pe c ia ll y  w it h  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol .  14 , N o.  3 ,  J une   20 25 :  2367 - 2378   2368   va r yi ng  te xt   le ngt hs .  M e th ods   li ke   T F - I D F   a ls o  f a c e   is s ue s   w i th   pol ys e m y,  m a nua l   f e a tu r e   e ngi ne e r in g,  a nd  c a pt ur in g  lo ng - r a nge   de pe nde nc ie s ,  li m it in g  pe r f or m a nc e   a n d  tr a ns f e r   le a r ni ng.  T r a ns f or m e r   m ode ls   li ke   B E R T   s ol ve   th e s e   is s ue s   by  u s in g  de e p  bi di r e c ti ona l  c ont e xt u a l  r e pr e s e nt a ti ons ,  im pr ovi ng  a da pt a bi li ty   a nd  a c c ur a c y a c r o s s  di ve r s e   N L P  t a s ks .   T hi s   w or k  f oc u s e s   on   pr opos in g  a   B E R T - ba s e d  m ode l,   M e di c a lB E R T ,  f or   bi om e di c a l  te xt   m in in g  a nd  N L P ,  w it h  s pe c ia l  a tt e nt io n  gi ve n  to   th e   uni que   c ha r a c te r is ti c s   th a t  di f f e r e nt ia te   th is   m ode l  f r om   ot he r   s pe c ia li z e d   B E R T   m ode ls   in   th is   dom a in .  T hr ough  e xpe r im e nt a ti on  a nd  e va lu a ti on  by   pr e - tr a in in g  a nd    f in e - tu ni ng,  w e   de m ons tr a te   how   th is   pr opos e d  m ode l  s ta nds   out ,  by  c om pa r in g  th e   out c om e   of   our   m ode l ,   w it h  ot he r   B E R T - ba s e d  m ode ls   th a t  onc e   e m e r ge d  a s   s ta te - of - th e - a r t  m ode ls   a nd  c ont r ib ut e d  to   th e   B io N L P   c om m uni ty .  S e c ti on  5   pr e s e nt s   a   c om pa r a ti ve   a na ly s is   a nd  r e s ul ts   of   our   pr opos e d  m ode l  w i th   th os e   of   ot he r   m ode ls . P r e tr a in in g r e f e r s  t o t he  i ni ti a l  pha s e  w he r e  t he  m ode l  le a r ns  l a ngua ge  pa tt e r n s  f r om  a  l a r ge  c or pus  of   te xt   da ta ,  c a pt ur in g  ge ne r a l  la ngua ge   f e a tu r e s .  F in e - tu ni ng,  on  th e   ot he r   ha nd,  in vol ve s   f ur th e r   t r a in in g  th e   pr e tr a in e d  m ode l  on  a   s pe c if ic   ta s k  or   dom a in   to   e nha nc e   it s   pe r f or m a nc e   f or   th a t  pa r ti c ul a r   a ppl ic a ti on.   D e ta il e d  e va lu a ti on  m e tr ic s   il lu s tr a te   th e   m ode l’ s   s tr e ngt hs   a nd  hi ghl ig ht   a r e a s   f or   pot e nt ia l  im pr ove m e nt .   T hi s  be nc hm a r ki ng not onl y de m ons tr a te s  our  pr opos e d m ode l' s  i m pr ove m e nt s  but  a ls o pr ovi de s  i ns ig ht s  i nt o  th e   s pe c if ic   s tr e ngt hs   a nd  w e a kne s s e s   r e la ti ve   to   e xi s ti ng  m ode ls .  T hi s   w or k  a ls o  hi ghl ig ht s   th e   s ig ni f ic a nc e   of  us in g c us to m  t a il or e d voc a bul a r y a nd a  l a r ge r  t r a in in g s e t  a n d i ts  i m pa c t  on t he  pe r f or m a nc e  of  t he  m ode l.   T h is  p a p e r   c o ns is t s  of  6  s e c ti o ns – 1 st   s e c t io n  i s  t he  i n tr od uc ti o n,  f ol lo w e d  by t he  2 nd   s e c ti o n w hi c h  gi v e s   a   br i e f   kn ow l e d g e   a b out   t he   r e l a te d   B E R T - b a s e d   m o de ls   t h a t   w i ll   b e   us e d  f or   pe r f or m a n c e   c o m p a r i s o n  pr e s e nt e d   in   th e   r e s ul t s  s e c ti on ,  i .e ., 5 th   s e c ti on.  T h e   3 rd   s e c t io n   g iv e s  a n   o ve r vi e w  of  B E R T   a r c hi t e c tu r e , a nd a ll   th e   be nc hm a r k   da t a s e t s   a nd  t he   c or r e s p on di n g  N L P   ta s k s   pe r f or m e d  o n  e a c h.  C o nt i nui ng  f or w a r d ,  th e   4 th   s e c t io n  p r ov id e s   t he   m e t hod   i n  w h ic h  M e di c a l B E R T   w a s   tr a i ne d   a nd   f i ne - tu ne d  to   gi ve   t he   f i na l  p r op o s e d  m od e l,  w h ic h  ou tp e r f or m s  m o s t  o f   th e  s ta te - of - t he - a r t  m od e l s   i n   th e  bi o m e di c a l  dom a i n.  F in a ll y,  t he  5 th   s e c t io n  pr ov id e s  t he  r e s ul t s   of   our  w o r k  a n d f ur th e r  di s c u s s io n  a b out  t h e   w or k , f ol l ow e d  by  t h e  c on c lu s i on  s e c ti on .       2.   R E L A T E D  M O D E L S  A N D  WORKS   2.1.  B io B E R T   B io B E R T   [ 4] ,  a   dom a in - s pe c if ic   li ngui s ti c   por tr a ya l  f r a m e w or k,  e m e r ge s   f r om   a n  in it ia l  B E R T   c he c kpoi nt   tr a in e d  on   bi om e di c a l  t e xt   f r om   P ubM e d  A b s tr a c ts   a nd   P ubM e d  C e nt r a l.   I ts   a da pt a ti on  f or   bi om e di c a l  te xt   m in in g  a c knowle dge s   th e   gr ow in g  im por ta nc e   of   th is   f ie ld ,  dr iv e n  by  th e   r a pi d  e xpa n s io n  of   bi om e di c a l  doc um e nt   vol um e s .  N L P   a dva nc e m e nt s   a ppl ie d  d ir e c tl y  to   bi om e di c a l  te xt   m in in g  of te n  yi e ld   s ubopti m a l  out c om e s   due   to   di s tr ib ut io n  s hi f ts   f r om   ge ne r a l  dom a in   c or por a   to   bi om e di c a l  c or por a .   B io B E R T  out pe r f or m s  B E R T  a nd e a r li e r  t op - pe r f or m in g m ode l s  a c r os s  v a r io us  bi om e di c a l  te xt  m in in g t a s ks ,   in c lu di ng  na m e d  e nt it y  r e c ogni ti on,  r e la ti on  e xt r a c ti on,  a nd   que s ti on  a ns w e r in g.  A lt hough  e f f e c ti ve   in   ge ne r a l  bi om e di c a l  N L P   ta s ks ,  B io B E R T ’ s   r e li a nc e   on  a   m or e   ge ne r a li z e d  voc a bul a r y  oc c a s io na ll y  r e duc e s   it s   pe r f or m a nc e   on  da t a s e t s   w it h  hi ghl y  s pe c if ic   te r m in ol og y.  I n  c ont r a s t,   M e di c a lB E R T   u s e s   a   c u s to m   bi om e di c a l  voc a bul a r y  a li gne d  w it h  B E R T   to ke ni z a ti on,  a ll ow in g  it   to   be tt e r   unde r s ta nd  a nd  in te r pr e t  c om pl e x t e r m s  uni que  t o bi om e di c a l  li te r a tu r e .     2.2.  B lu e B E R T   I ns pi r e d  by  th e   s uc c e s s   of   th e   ge ne r a l  la ngua ge   unde r s ta ndi ng  e va lu a ti on  be nc hm a r k,  th is   w or k   in tr oduc e d  th e   bi om e di c a l  la ngua g e   unde r s ta ndi ng  e va lu a ti on  ( B L U E )   be nc hm a r k  [ 5] .  E va lu a ti ons   on   m ul ti pl e  ba s e li ne s  i nvol vi ng B E R T   [ 1]   a nd E L M o  [ 6]   pr ovi de   a  c om pa r a ti ve  a na ly s is  of  pr e tr a in in g  l a ngua ge   r e pr e s e nt a ti ons   in   th e   bi om e di c a l  f ie ld .  T he   B E R T   m ode l  pr e tr a in e d  on  P ubM e d  a bs tr a c ts   a nd  M I M I C - III  c li ni c a l  not e s   a c hi e ve d   th e   b e s t  r e s ul ts   a m ong   th e   e v a lu a te d  ba s e li ne s ,   e xt e ndi ng  b e nc hm a r ki ng  s u c c e s s   to   bi om e di c in e .  T he   B L U E   be nc hm a r k  c om pr is e s   f iv e   a s s ig nm e nt s   w it h  te n  da ta s e ts ,   e nc om pa s s in g  a   va r ie ty   of   bi om e di c a l  a nd  c li ni c a l  do c um e nt s ,  in c lu di ng  v a r io us   da ta s e t  s iz e s   a nd  di f f ic ul ti e s .  B y  f oc us in g  n a r r ow ly   on  P ubM e d  a nd  M I M I C - I I I   da ta ,  B lu e B E R T   m a y  c a pt ur e   pa tt e r ns   a nd  te r m in ol ogy  s p e c if ic   to   th e s e   da t a s e t s ,  pot e nt ia ll y  li m it in g  i ts   ge ne r a li z a bi li ty   a c r os s   br oa de r   bi om e di c a l  or   c li ni c a l  te xt s .  T hi s   c a n  le a d  to   r e duc e d  pe r f or m a nc e  on da ta s e ts  t ha t  us e  di ve r s e  or  l e s s - c om m on me di c a l  voc a bul a r y, a s  t he  m ode l  m a y ha ve  l e a r ne d  pa tt e r ns   th a t  a r e   ove r ly   s pe c if ic   to   it s   pr e tr a in in g  d a ta .  I n  c om pa r is on,  M e di c a lB E R T ’ s   pr e tr a in in g  on   e xt e ns iv e   bi om e di c a l  da ta   a ddr e s s e s   th e s e   is s u e s ,  s how in g  r obus t  pe r f or m a nc e   a c r os s   va r ie d  bi om e di c a l  be nc hm a r ks  w it hout  t he  s a m e  ov e r f it ti ng l im it a ti ons .     2.3.  Clin ic al B E R T   C li ni c a lB E R T   [ 7] ,  pr e tr a in e d  on  c li ni c a l  not e s ,  un c ove r s   hi gh - qua li ty   r e la ti ons hi ps   be twe e n  m e di c a l  c onc e pt s ,  m a xi m iz in g  th e   us e   of   c li ni c a l  doc um e nt a ti on.  I t  de ve lo ps   a nd  e va lu a te s   a   c ont in uous   r e pr e s e nt a ti on  of   hi gh - di m e ns io na l  a nd  s p a r s e   c li ni c a l  not e s ,   e s ti m a ti ng  th e   li ke li hood  of   pa ti e nt s   be in g  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       M e di c al B E R T :  e nhanc in g bi om e di c al  nat ur al  l anguage  pr oc e s s in g us in g pr e tr ai ne d  …  ( K . Sahit  R e ddy )   2369   r e a dm it te d  to   th e   hos pi ta l   w it hi n  30   da ys   a t  di f f e r e nt   in te r v a ls ,  le ve r a gi ng  th e   B E R T   m ode l.   S ur pa s s in g   m ul ti pl e   ba s e li ne s   in   f or e c a s ti ng  hos pi ta l  r e a dm is s io ns   w it hi n  a   30 - da y  ti m e f r a m e ,  ut il iz in g  di s c ha r ge   s um m a r ie s   a nd  pr e li m in a r y  not e s   f r om   th e   in te ns iv e   c a r e   uni t,   C li ni c a lB E R T ' s   e f f e c ti ve ne s s   in   r e pr e s e nt in g  c li ni c a l  not e s   m a y  v a r y  a c r os s   di f f e r e nt   c li ni c a l   dom a in s ,   r e qui r in g  f ur th e r   va li da ti on.  H ow e ve r ,  it s   pe r f or m a nc e   va r ie s   a c r os s   c li ni c a l  dom a in s   due   to   th e   di ve r s it y  in   m e di c a l  la ngua ge   a nd  te r m in ol ogy  us e d  in   di f f e r e nt   s pe c ia lt ie s .  F or   in s ta nc e ,  w hi le   it   e xc e ls   w it h  ge ne r a l  pa ti e nt   da ta ,  ta s ks   in vol vi ng  ni c he   m e di c a l   f ie ld s   or   r a r e   c li ni c a l   c ondi ti ons   m a y  s how   r e duc e d   a c c ur a c y.  M or e   e xt e ns iv e   va li da ti on  on  s pe c ia li z e d  da ta s e ts   w oul d  he lp   a s s e s s   C li ni c a lB E R T ' s   a da pt a bi li ty   a c r os s   va r io us   c li ni c a l  s ub - dom a in s ,   hi ghl ig ht in g  w he r e   M e di c a lB E R T ’ s   br oa d   bi om e di c a l  pr e tr a in in g  of f e r s   a   m or e   r obus t  a lt e r na ti ve   f or   di ve r s e   c li ni c a l  a nd   bi om e di c a l  a ppl ic a ti ons .     2.4.  S c iB E R T   G iv e n  th e   s c a r c it y  of   e xt e ns iv e ly   a nnot a te d  d a ta   f or   N L P   ta s k s   in   th e   s c ie nt if ic   dom a in ,  S c iB E R T   [ 8] ,  a   pr e tr a in e d  la ngua ge   m ode l  bui lt   upon  B E R T ,  i s   in tr oduc e d.  L e ve r a gi ng  uns up e r vi s e d  pr e tr a in in g  on  a   di ve r s e ,  m ul ti di s c ip li na r y  c ol le c ti on  of   s c ie nt if ic   publ ic a ti ons   a nd  c it a ti ons   e nha nc e s   it s   e f f e c ti ve ne s s   on   dow ns tr e a m   s c ie nt if ic   N L P   ta s ks .  E m pl oyi ng  i ts   ow n  voc a bul a r y  c a ll e d  S c iVoc a b,  c ons is ti ng  of   s c ie nt if ic   te r m s ,  S c iB E R T   s how s   s ig ni f ic a nt   s ta ti s ti c a l  e nha nc e m e nt s   c om pa r e d  to   B E R T   on  di ve r s e   s c ie nt if ic   N L P   a s s ig nm e nt s ,  e nc om pa s s in g  s e qu e nc e   ta ggi ng,  s e nt e nc e   c a te gor iz a ti on,  a nd  de pe nde nc y  a na ly s is .  W hi le   S c iB E R T  e f f e c ti ve ly  ha ndl e s  ge ne r a l  s c ie nt if ic  l it e r a tu r e , i ts  pe r f or m a nc e  i n t he  b io m e di c a l  dom a in  i s  l im i te d   due  t o voc a bul a r y c ons tr a in ts  a nd l a c k of  s pe c if ic  bi om e di c a l  tr a in in g da ta . M e di c a lB E R T , on the  ot he r  ha nd,  is   pr e tr a in e d  s pe c if ic a ll y  on   bi om e di c a l  c or pus .   T hi s   s pe c ia li z a ti on  a ll ow s   M e di c a lB E R T   to   a c hi e ve   hi ghe r   a c c ur a c y  in   ta s ks   s uc h  a s   na m e d  e nt it y  r e c ogni ti on  a nd  r e la ti on  e xt r a c ti on,  pa r ti c ul a r ly   on  da ta s e ts   li ke   B C 5C D R - C h e m ic a l  a nd  N C B I - D is e a s e ,  w he r e   it   out pe r f or m s   S c iB E R T   by  a n  F 1  m a r gi n  of   1.37  on  a ve r a ge .  M e di c a lB E R T ’ s   dom a in - s pe c if ic   voc a bul a r y  e nha nc e s   it s   unde r s ta ndi ng  of   c om pl e x  bi om e di c a l  te r m s ,   a ddr e s s in g a  not a bl e  g a p i n S c iB E R T ’ s  d e s ig n f or  s uc h a ppl ic a t io ns .     2.5.  RoB E R T a   R obus tl y  opt im iz e d  B E R T   ( R oB E R T a )   [ 9]   is   a   B E R T   m ode l  th a t  unde r w e nt   tr a in in g  on  a n   e xpa nde d  E ngl is h  da ta s e t  a nd   f or   a   lo nge r   pe r io d  of   ti m e   us in g  s e lf - s upe r vi s e d  tr a in in g  te c hni qu e s .  T hi s   r e s ul ts   in   a   b e tt e r   m ode l  f or   va r io us   N L P   ta s k s .  R o B E R T a ’ s   e xt e ns iv e   pr e tr a in in g  on  ge n e r a l  E ngl is h  te xt   a ll ow s   it   to   pe r f or m   r e a s ona bl y  w e ll   on  br oa d  bi om e di c a l  ta s ks ;  how e ve r ,  it   f a ll s   s hor t  in   de e pe r   dom a in - s pe c if ic   c ont e xt s .  F or   in s ta nc e ,  w hi le   R oB E R T a   de m on s tr a te s   c om pe ti ti ve   pe r f or m a nc e   on  th e   L I N N A E U S   da ta s e t  w it h  a n  F 1  s c or e   of   87.8,  it   unde r pe r f or m s   on  m or e   c om pl e x  bi om e di c a l  ta s k s .  M e di c a lB E R T ,  in   c ont r a s t,   is   f in e - tu ne d  s pe c if ic a ll y  f or   bi om e di c a l  te xt   m in in g ,  out pe r f or m in g  R oB E R T a   in   ta s ks   r e qui r in g   hi ghe r   c ont e xt ua l  a nd  dom a in - s pe c if ic   c om pr e he ns io n,  s uc h   a s   in   th e   B C 5 C D R - D is e a s e   da t a s e t,   w h e r e   M e di c a lB E R T   s how s   a   2.01   F 1  s c or e   im pr ove m e nt   ove r   R oB E R T a .   T hi s   im pr ove m e nt   unde r s c or e s   M e di c a lB E R T ’ s  a dva nt a g e  i n l e ve r a gi ng biom e di c a l  te r m in ol o gy a nd t r a ns f e r  l e a r ni ng f or  s pe c ia li z e d t a s k s .      2.6.  Ot h e r   w or k s   B r e s s e m   e t  al .   [ 10]   in tr oduc e d,  a   pr e - tr a in e d  B E R T   m ode l  us in g  a   la r ge   c or pus   of   G e r m a n  m e di c a l   doc um e nt s ,  in c lu di ng  r a di ol ogy  r e por ts ,  P ubM e d  a bs tr a c ts ,  S pr in ge r   N a tu r e ,  a nd  G e r m a n  W ik ip e di a .   P r e pr oc e s s in g  s t e ps   in vol ve d  da ta   a nonymi z a ti on   ( r e m ovi ng  pa ti e nt   na m e s   w it h  a   na m e d   e nt it y  r e c ogni ti on   m ode l)   a nd  de dupl ic a ti on   ( us in g  c o s in e   s im il a r it y) .  T he   m ode l  a c hi e ve d s ta te - of - th e - a r t  pe r f or m a nc e  on e ig ht   m e di c a l  be nc hm a r ks ,   la r ge ly   due   to   th e   e xt e ns iv e   tr a in in g  da t a ,  w it h  e f f ic ie nt   to ke ni z a ti on  ha vi ng  a   le s s e r   e f f e c t  on r e s ul ts .   W a da   e t  al .   [ 11]   ta c kl e d  B E R T ' s   w e a k e r   pe r f or m a nc e   on  s m a ll e r   bi om e di c a l  c or por a   by  up - s a m pl in g  s m a ll e r   da ta s e ts   a nd  pr e - tr a in in g  on  bot h  la r ge   a nd  s m a ll   c or por a .  T hi s   in vol ve d  s e gm e nt in g  bot h   c or por a   in to   s im il a r - s iz e d  doc um e nt s   a nd  in c r e a s in g  th e   s m a ll e r   c or pus   to   m a tc h  th e   la r ge r   one .  T hr e e   e xpe r im e nt s   w e r e   c onduc te d:   a   J a pa ne s e   m e di c a l  B E R T ,  a n  E ngl is h  bi om e di c a l  B E R T ,  a nd  a n  e nha nc e d  bi om e di c a l  B E R T   f r om   P ubM e d.  R e s ul ts   s how e d  th e   J a pa n e s e   B E R T   e x c e ll e d  in   m e di c a l  c la s s if ic a ti on  ta s ks ,  w hi le   th e   E ngl is h  B E R T   pe r f or m e d  w e ll   on   th e   B L U E   be nc hm a r k,  w it h  th e   e nha nc e d  B E R T   m ode l   im pr ovi ng s c or e s  by 0.3 point s  ove r  t he  a bl a ti on mode l.       3.   O V E R V I E W OF  B E R T  A N D  B E N C H M A R K S     3.1.  B E R T   B E R T   a r e   a   tr a ns f or m e r - de r iv e d  la ngua ge   r e pr e s e nt a ti on  m ode l  de s ig ne d  to   unde r s ta nd  a nd  c a pt ur e   th e   c ont e xt ua l  s ig ni f ic a nc e   of   w or ds   w it hi n  a   pr ovi de d   s e n te nc e   or   pa s s a ge   by   c a pt ur in g  bi di r e c ti ona l   r e la ti ons hi ps   be twe e n  w or ds   [ 1] .  B E R T   e m pl oys   a   tr a ns f or m e r   a r c hi te c tu r e   ba s e d   on  s e lf - a tt e nt io n  m e c ha ni s m s   [ 12] .  C ont r a r y  to   r e c ur r e nt   n e ur a l  ne twor ks   ( R N N s ) ,  lo ng  s hor t - te r m   m e m or y  ( L S T M ) ,  a nd  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol .  14 , N o.  3 ,  J une   20 25 :  2367 - 2378   2370   ot he r   m ode ls   ba s e d  on   uni di r e c ti ona l  a tt e nt io n  th a t   s c r ut in iz e   te xt   e it he r   f r om   le f t  to   r ig ht   or   f r om   r ig ht   to   le f t   [ 13] ,  [ 14] ,  th e   a r c hi te c tu r e   of   B E R T   e na bl e s   it   to   und e r s ta n d  th e   r e la ti ons hi p s   be tw e e n  w or d s   w it hi n  a   s e nt e nc e  by pr oc e s s in g t e xt  i n both di r e c ti ons , bot h l e f twa r d a n d r ig ht w a r d, by p r oc e s s in g t he  e nt ir e  s e que nc e   s im ul ta ne ous ly .  B y  e m pl oyi ng  two   uns up e r vi s e d  le a r ni ng  ta s k s ,  na m e ly   m a s ke d   la ngua g e   m ode li ng  ( M L M )   a nd  ne xt   s e nt e nc e   pr e di c ti on  ( N S P ) ,  B E R T   c a n  e nga ge   in   pr e tr a in in g  on  e xt e ns iv e   a m ount s   of   unl a be le d  te xt   ta il or e d t o a  s pe c if ic  doma in   [ 1] .   I n  M L M ,  e a c h  to ke n  i s   c onv e r te d  in to   w or d  e m be ddi ng s .  I n  th e   in put   s e que n c e ,  a   c e r ta in   p e r c e nt a ge   ( ~ 15% )   of   th e   in put   to ke n s   a r e   r a ndoml y  c ho s e n a nd  obs c ur e d  t o  be  s ubs ti tu te d w it h  a   s pe c i a l  [ M A S K ]   to ke n   ( ~ 80% ) .  T he   m ode l   ha ndl e s   th e   in put   s e qu e nc e   to ke n  by   to ke n  us in g   s e lf - a tt e nt io n  m e c ha ni s m s   a nd   m ul ti la ye r  ne ur a l  ne twor ks  [ 13] .  F or  e a c h m a s ke d t oke n, t he  m ode l  ge ne r a te s  a  pr oba bi li ty  di s tr ib ut io n a c r os s   th e   e nt ir e   to ke n  voc a bul a r y.  B y  tr a in in g  th e   m ode l  to   r e c on s tr uc t  th e   m a s ke d   to ke ns ,  th e   m ode l  le a r n s   to   pr oduc e  c ohe r e nt  r e pr e s e nt a ti ons  of  t he  t e xt   [ 1] . N S P  de te r m in e s  w he th e r  t w o s e nt e nc e s  a ppe a r  c ons e c ut iv e ly   in   a   te xt   c or pus .  T he   B E R T   m ode l  ta gs   e a c h  in s t a nc e   to   de n ot e   w he th e r   th e   s ubs e que nt   s e nt e n c e   lo gi c a ll y  s uc c e e d s   th e   pr e c e di ng  s e nt e nc e   in   th e   s our c e   te xt .  I t  to ke ni z e s   th e   s e nt e nc e s   a nd  c r e a te s   e m be ddi ng s   f or   e a c h  to ke n.  S pe c i a l  to ke ns   s uc h  a s   [ C L S ]   ( c la s s if ic a ti on)   a nd  [ S E P ]   ( s e pa r a to r )   a r e   in s e r te d  be twe e n  s e nt e nc e s , a nd s e gm e nt  e m be ddi ngs   a r e  i nt r oduc e d t o di f f e r e nt ia te  be twe e n t he  t w o  s e nt e nc e s   [ 1] .     3.2.  Dow n s t r e am   n at u r al  l an gu age  p r oc e s s in g   t as k s   3.2.1. Nam e d   e n t it y  r e c ogn it io n   C onduc ti ng  na m e d  e nt it y  r e c ogni ti on  on  bi om e di c a l  da ta s e t s   in vol ve s   id e nt if yi ng  a nd  c la s s if yi ng  e nt it ie s   li ke   ge ne s ,  di s e a s e s ,  pr ot e in s ,  a nd  c h e m ic a ls   pr e s e nt   in  t he   te xt .  O ld e r   m ode ls   in   th is   dom a in , s uc h  a s   c ondi ti ona l  r a ndom  f ie ld s   ( C R F s )   [ 15 ] ,  [ 16 ]   a nd  bi di r e c ti ona l  l ong  s hor t - te r m   m e m o r y  ( B i - L S T M )   [ 17] ,  [ 18 ]   ne twor ks ,  de pe nd  on  m a nua ll y  c r a f te d  f e a tu r e s   or   s e que nt ia l  de pe nde nc ie s   but   la c k  th e   a bi li ty   to   c a pt ur e   in tr ic a te  c ont e xt  r e pr e s e nt a ti ons  e f f e c ti ve ly .   B E R T   out pe r f or m s   th e s e   ol de r   m ode ls   by  le ve r a gi ng  bi di r e c ti ona l  c ont e xt   unde r s ta ndi ng  a nd  tr a ns f or m e r   a r c hi te c tu r e s .  T he   m ode l  le a r n s   to   la be l  e a c h  in pu t  to ke n  w it h  it s   c or r e s ponding   e nt it y  la be l  or   e nt it y t ype  us in g B I O  t a gs   ( be gi nni ng, i ns id e , out s id e ) , w hi c h  o ur  m ode l  e m pl oys   f or  t h is  t a s k. T he  F 1 m e tr ic   a nd w or d - le ve l  m a c r o F 1 ( a ppl ie d t o P I C O  t a s k  [ 19] )  w e r e  ut il i z e d f or  r e s ul t  e va lu a ti on.     3.2.2. Re la t io n   e xt r ac t io n   I n  th e   bi om e di c a l  dom a in ,   r e la ti on  e xt r a c ti on  in vol ve s   id e nt if yi ng  a nd  c a te gor iz in g  c onne c ti ons   a m ong  e nt it ie s   m e nt io ne d  in   te xt ua l  c ont e nt ,  s u c h  a s   pr ot e i ns ,  ge ne s ,  di s e a s e s ,  a nd  dr ug s .  M e th od s   li ke   s uppor t  ve c to r   m a c hi ne s   ( S V M s )   a nd C R F s   [ 15] ,  [ 16] ,  or   c onv ol ut io na l  ne ur a l  ne twor ks   ( C N N s )  e nde a vor   to   pe r f or m   r e la ti on  e xt r a c ti on  by  le ve r a gi ng  li ngui s ti c   f e a tu r e s ,  s ynt a c ti c   p a r s in g,  or   s e que n c e   m ode li ng.  H ow e ve r , t he y s tr uggl e d t o c a pt ur e  c om pl e x  s e m a nt ic  r e la ti ons hi ps  e f f e c ti ve ly .   A nnot a te d  da ta s e ts   w it h  e nt it ie s   @ G E N E $  a nd  @ D I S E A S E $   in   th e   ge ne ti c   a s s oc ia ti on  da ta ba s e   ( G A D )   a nd  E ur ope a n U ni on a dve r s e  dr ug r e a c ti ons  ( EU - ADR )   da ta s e ts , @ G E N E  a nd @ C H E M I C A L $ i n t he   C he m P r ot   da ta s e t  a nd  @ D R U G $  in   th e   D D I   da ta s e t  a r e   e m pl oye d  f or   tr a in in g  pur pos e s .  E a c h  s e que nc e   is   f or m a tt e d  w it h  s pe c ia l  to ke n s ,  a ll ow in g  B E R T   to   unde r s t a nd  th e   r e la ti ons hi ps   b e twe e n  e nt it ie s .  T h e s e   uni que   to ke ns   de not e   th e   s ta r t  a nd  e nd  o f   e nt it ie s   or   r e la ti ons hi ps ,  na m e ly   [ C L S ]   a nd  [ S E P ] .   T he   F 1  a nd   m ic r o   a ve r a ge - F 1 m e tr ic s  a r e  e m pl oye d t o a s s e s s  t he  out c om e s  of  t hi s  t a s k.     3. 2 .3. Qu e s t io n   a n s w e r in g   Q ue s ti on  a n s w e r in g  w it hi n  th e   bi om e di c a l  dom a in   e nc om p a s s e s   pr ovi di ng  a n s w e r s   to   que r ie s   f or m ul a te d  in   na tu r a l  la ngua ge ,  r e ly in g  on  in f or m a ti on  c ont a in e d  w it hi n  bi om e di c a l  te xt s   li ke   r e s e a r c h   a r ti c le s   a nd  c li ni c a l  r e c or ds .  I nf or m a ti on  r e tr ie va l  s ys te m s   a n d  th e   J a va   li br a r y  L uc e ne   ut il iz e d  te c hni que s   s uc h  a s   te r m   f r e que nc y - in ve r s e   doc um e nt   f r e que nc y  ( TF - I D F )   a nd  s tr a ig ht f or w a r d  to ke n  m a tc hi ng  f o r   c onduc ti ng que s ti on a ns w e r in g, but t he y w e r e  l im it e d i n c a pt ur in g c ont e xt ua l  a nd s e m a nt ic  und e r s ta ndi ng.   B E R T   le a r n s   by  pr oc e s s in g  bot h  th e   que s ti on s   a nd  c ont e xt   pa s s a ge s   th r ough  it s   tr a n s f or m e r - ba s e d  a r c hi te c tu r e ,  in vol vi ng  s e ve r a l  la ye r s   of   s e lf - a tt e nt io n  a nd  e nc o di ng  m e c ha ni s m s .  W e   us e d  two  da ta s e ts   f r om   bi om e di c a l  la ngua ge   unde r s ta ndi ng  a nd  r e a s oni ng  be nc hm a r k  ( B L U R B )   [ 20 ] :   P ubM e d  que s ti on  a ns w e r in g   ( P ubM e dQ A )   [ 21]   a nd  bi om e di c a l  s e m a nt ic   in de xi ng  a nd  que s ti on - a ns w e r in g  c ha ll e nge   ( B io A S Q )   [ 22]   to   pe r f or m  t he  que s ti on - a ns w e r in g t a s k a nd e va lu a t e d t he  r e s ul ts  b a s e d on the ir  a c c ur a c y.      3. 2 .4. S e n t e n c e   si m il ar it y   S e nt e nc e   s im il a r it y  in vol ve s   e n c odi ng  e a c h   s e nt e n c e   s e pa r a te ly   w it h  B E R T ,  e xt r a c ti ng  th e   e m be ddi ngs   c or r e s ponding  to   e a c h   to ke n,  a nd   a ggr e ga ti ng   th e s e   e m be ddi ngs   in to   a   f ix e d - s iz e   ve c to r   r e pr e s e nt a ti on  e nc om pa s s in g  th e   e nt ir e   s e nt e n c e .  A f te r   th e   s e nt e nc e   e m b e ddi ngs   a r e   a c qui r e d,  c o s in e   s im il a r it y  is   e m pl oye d  to   ga uge   th e   s im il a r it y  be twe e n  th e   tw o  ve c to r s .  A   hi ghe r   s c or e   f or   c os in e   s im il a r it y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       M e di c al B E R T :  e nhanc in g bi om e di c al  nat ur al  l anguage  pr oc e s s in g us in g pr e tr ai ne d  …  ( K . Sahit  R e ddy )   2371   in di c a te s   gr e a te r   s im il a r it y  be twe e n  s e nt e nc e s ,  w hi le   a   lo w e r   s c or e   im pl ie s   le s s   s im il a r it y.  W e   e m pl oye d  th e   bi om e di c a l  s e m a nt ic   s e nt e nc e   s im il a r it y  e s ti m a ti on  s ys te m   ( B I O S S E S )   [ 23 ]   da ta s e t  f r om   B L U R B   a nd   e va lu a te d t he  pe r f or m a nc e  on t he  P e a r s on me tr ic .     3. 2 .5. D oc u m e n t   m u lt il ab e l  c la s s i f ic at io n   D oc um e nt   c la s s if ic a ti on  i s   a n   N L P   ta s k   th a t  in vol ve s   a s s ig ni ng   c a te gor ie s   or   c la s s e s   to   a   do c um e nt .  T hi s   m e th od  s im pl if ie s   th e   m a na g e m e nt ,  s e a r c hi ng,  f il te r in g,  a nd  a na ly s is   of   doc um e nt s .  W e   e v a lu a te d  th e   be nc hm a r k on the   ha ll m a r ks  of  c a nc e r   ( H oC )  da ta s e t  [ 24] , w hi c h i s  a ls o a va il a bl e  i n B L U R B   [ 20] .     3.3.  Dat as e t s  an d   b e n c h m ar k s   W e  ut il iz e d e xi s ti ng da ta s e ts  us e d f or  t a s ks  i n t he  B L U R B   [ 20]   be nc hm a r k a nd B io B E R T   [ 4] , w hi c h   a r e   c om m onl y  us e d  by  th e   B io N L P   c om m uni ty .  A   to ta l  of   17  da ta s e ts   w e r e   us e d,  a nd  T a bl e   1  li s t s   th e   tr a in in g  a nd  te s ti ng  in s ta nc e s   f or   e a c h  of   th e   f iv e   ta s ks ,  w hi c h  in c lu de   s e qu e nc e   la b e li ng,  s e que n c e   c la s s if ic a ti on, que s ti on a ns w e r in g, s e m a nt ic  s e nt e nc e   s im il a r it y, a nd doc um e nt  c la s s if ic a ti on.       T a bl e  1. S ta ti s ti c s  of  t he  d a ta s e t s  ut il iz e d f or  f in e - tu ni ng. T he  t r a in in g a nd t e s t  c ol um ns  i ndi c a t e  t he  numbe r   of  t r a in in g a nd t e s ti ng e xa m pl e s  f or  e a c h da ta s e t  r e s pe c ti ve ly   D a t a s e t   T a s k   T r a i n   T e s t   N C B I - di s e a s e   N a m e d  e nt i t y r e c ogni t i on   5134   960   B C 2G M   N a m e d  e nt i t y r e c ogni t i on   15197   6325   B C 5C D R - di s e a s e   N a m e d  e nt i t y r e c ogni t i on   4182   4424   B C 5C D R - c h e m i c a l   N a m e d  e nt i t y r e c ogni t i on   5203   5385   J N L P B A   N a m e d  e nt i t y r e c ogni t i on   46750   8662   L I N N A E U S   N a m e d  e nt i t y r e c ogni t i on   281273   165095   B C 4C H E M D   N a m e d  e nt i t y r e c ogni t i o n   893685   767636   S pe c i e s - 800   N a m e d  e nt i t y r e c og ni t i on   147291   42298   E B M - P I C O   P I C O   339167   16364   GAD   R e l a t i on  e xt r a c t i on   4261   535   EU - ADR   R e l a t i on  e xt r a c t i on   3195   355   DDI - 2013   R e l a t i on  e xt r a c t i on   22233   5716   C he m P r ot   R e l a t i on  e xt r a c t i on   18035   15745   P ubM e dQ A   Q ue s t i on  a ns w e r i ng   450   500   B i oA S Q   Q ue s t i on  a ns w e r i ng   670   140   B I O S S E S   S e nt e nc e   s i m i l a r i t y   64   20   H oC   M ul t i l a be l   c l a s s i f i c a t i on   1295   371       N C B I - di s e a s e   [ 25]   is   e nt ir e ly   a nnot a te d  a nd  c ont a in s   793  a bs tr a c ts   f r om   P ubM e d,  f e a tu r in g  6,892   m e nt io ns   of   di s e a s e s   a nd   790  di s ti nc t   di s e a s e   c onc e pt s .   T h e   B io C r e a ti ve   V   C D R   ( B C 5C D R )   [ 26]   da ta s e t  c om pr is e s   le ngt hy  doc um e nt s   th a t  a r e   s e gm e nt e d   in to   s e nt e n c e s   to   m it ig a te   th e ir   s iz e ,  a s   th e y  c a nnot   be   di r e c tl y  pr oc e s s e d  by  l a ngua ge   m od e ls   du e   to  s iz e  c ons tr a in ts .  T he   two   e nt it y  ty pe s   a r e   c he m ic a l   a nd  di s e a s e .  T he   B io C r e a ti ve   I V   c h e m ic a l  c om pound  a nd  dr ug  na m e   r e c o gni ti on  ( B C 4C H E M D )   [ 19]   da ta ba s e   c ont a in s   10,000 P ubM e d a bs tr a c ts  t ha t  c ont a in  84,355 c he m ic a l  e nt it y m e nt io ns  i n t ot a l.  T he y a r e  l a be le d m a nua ll y by   c he m is tr y l it e r a tu r e  c ur a to r s .   T he   B io C r e a ti ve   2  ge ne   m e nt io n  ( B C 2G M )   [ 27 ]   c or pus   is   a n  a ggr e ga ti on  of   va r io us   s e nt e nc e s ,   w he r e   e a c h  s e nt e nc e   is   c om pos e d  of   ge ne   m e nt io ns   ( G E N E   a nnot a ti ons ) .  P a r ti c ip a nt s   a r e   ta s ke d  w it h   pi npoi nt in g  a   ge ne   m e nt io n  w it hi n  a   s e nt e nc e   by  id e nt if yi ng  th e   s ta r ti ng  a nd  e ndi ng  c ha r a c te r s   of   th a t  s e nt e nc e .  J N L P B A   [ 28]   is   de r iv e d  f r om   th e   G E N I A   ve r s io n  3. 02  c or pus .  T hi s   to ol   w a s   c ons tr uc te d  ba s e d  on  a   c ont r ol le d  s e a r c h  of   M E D L I N E   us in g  M e S H   te r m s   s uc h  a s   “ bl ood  c e ll s ”   a nd  “ tr a ns c r ip ti on  f a c to r s ” .   A ppr oxi m a te ly   2,000  a bs tr a c ts   w e r e   f il te r e d  a nd  a nnot a te d  by  ha nd  in   a c c or da nc e   w it h  a   s m a ll   ta xonomy  of   48 c la s s e s  ba s e d on a  c h e m ic a l  c la s s if ic a ti on.    S pe c ie s - 800  [ 29]   is   a   c or pus   w hos e   a b s tr a c ts   a r e   m a nu a ll y  a nnot a te d.  I t  is   a   c or pus   f or   s pe c if ic   e nt it ie s .  I t  c ons i s ts   of   800   P ubM e d  a bs tr a c ts   th a t  c ont a in   or ga n is m   m e nt io ns .  F r om   e ig ht   di s c ip li ne s ,  n a m e ly   ba c te r io lo gy,  bot a ny,  e nt om ol ogy,  m e di c in e ,  m yc ol ogy,   pr ot is to lo gy,  vi r ol ogy,  a nd  z ool ogy,   100  a b s tr a c ts   w e r e   c hos e n.  L I N N A E U S   [ 30]   c or pus   in c lu de s   100  f ul l - te xt   do c um e nt s   s our c e d  r a ndoml y  f r om   th e   P M C O A   doc um e nt   s e t.   S pe c ie s   w it hi n  th e s e   doc um e nt s   w e r e   a nnot a t e d   by  ha nd  a nd  th e n  s ta nda r di z e d  to   th e   N C B I   ta xonomy I D s  c or r e s ponding t o t he  s pe c if ic  s p e c ie s  m e nt io ne d.   E B M - P I C O   [ 31]   us e d  f or   th e   P I C O   ta s k  c ont a in s   4,993  a bs tr a c ts .  T h e s e   a r e   a nnot a te d  w it h  ( P ) a r ti c ip a nt s ,  ( I ) n te r ve nt io n,  ( C ) om pa r a to r ,   a nd  ( O ) ut c om e s .   G A D   [ 32]   is   a   c or pus   th a t  is   us e d  to   id e nt if y  a s s oc ia ti on s   be twe e n  g e ne s   a nd  di s e a s e s .  I t  us e s   a   s e m ia ut om a ti c   a nnot a ti on  pr oc e dur e .  E U - A D R   [ 33]   da ta s e t  ha s   be e n  a nnot a te d  f or   di s or de r s ,  dr ugs ,  th e ir   in te r r e la ti ons hi ps   a nd  ge ne s .  T o  und e r s ta nd  th e s e   r e la ti ons hi ps   in   te xt s ,  th e   a nnot a te d  r e la ti ons hi ps   s e r ve   a s   a   ba s is   f or   tr a in in g  a nd  a s s e s s in g  te xt   m in in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol .  14 , N o.  3 ,  J une   20 25 :  2367 - 2378   2372   te c hni que s .  C h e m P r ot   [ 34]   da ta s e t  id e nt if ie s   c he m ic a l  a nd  pr ot e in   e nt it ie s   a nd  th e ir   li ke ly   r e la ti on  to   one   a not he r . T he s e  c om pounds  a r e  g e ne r a ll y a c ti va to r s  or  i nhi bi to r s  of  pr ot e in s .   P ubM e dQ A   [ 21]   is   a   da ta s e t  ba s e d  on  bi om e di c a l  que s ti on   a ns w e r in g  c ol le c te d  f r om   P ubM e d   a bs tr a c ts .  T h e   obj e c ti ve   of   th e   m ode l  de ve lo pe d  w it h  th is   da ta s e t  pr ovi de s   a ns w e r s   to   bi om e di c a l  que s ti on s   s uc h  a s   Y E S ,  N O ,  or   M A Y B E ,  ba s e d  on  in f or m a ti on   f r o m   th e   a bs tr a c ts .  T he   da ta s e t  ha s   1000  e xpe r t - a nnot a te d,  61,200  unl a be le d  a nd  211,300  a r ti f ic ia ll y  ge ne r a te d  que s ti on  a ns w e r   in s ta nc e s .  E a c h  in s ta nc e   c ons is ts  of  a  que s ti on t ha t  is  ba s e d on the  e xi s ti ng r e s e a r c h t it le .     B io A S Q   [ 22]   que s ti on a ns w e r in g da ta s e t  c ons is ts  of , i n a ddi ti o n t o e xa c t  a ns w e r s , i de a l  a ns w e r s  t ha t   a r e   us e f ul   f or   r e s e a r c h  on  m ul ti doc um e nt   s um m a r iz a ti on,  unl ik e   th e   m a jo r it y  of   th e   pr e vi ous   que s ti on   a ns w e r in g  be nc hm a r ks , w hi c h c ons i s t  of  onl y e xa c t  a ns w e r s . I t  c ons is ts  of  s tr uc tu r e d a nd un s tr uc tu r e d da ta . I t  c ons is ts   of   doc um e nt s   a nd  s ni pp e ts   th a t  pr ove   us e f ul   f or   r e tr ie va l  of   in f o r m a ti on  a nd  pa s s a ge   r e tr ie va l  e xpe r im e nt s .  B I O S S E S   [ 23]   is   a   be nc hm a r k  da ta s e t  f or   bi om e di c a l  s e nt e n c e   s im il a r it y  e s ti m a ti on.  T he   da ta s e t  c ont a in s   100  s e nt e nc e   pa ir s ,  s e le c te d   f r om   th e   te xt   a na ly s is   c onf e r e nc e   ( T A C )   bi om e di c a l  s um m a r iz a ti on  tr a c k  tr a in in g  da ta s e t ,  w hi c h  is   c om pos e d  of   a r ti c le s   f r om   th e   bi om e di c a l  f ie ld .  T he   s e nt e nc e   pa ir s  i nc lu de d i n t he  da ta s e t  w e r e  c hos e n f r om  s e nt e nc e s  t ha t  c i te  a  r e f e r e nc e  a r ti c le .       4.   M E T H O D   4.1.  P r e t r ai n in g t h e  B E R T  m od e l    T he   or ig in a l  B E R T   ( la r ge )   w e ig ht s   tr a in e d  on  th e   ge ne r a l   dom a in ,  na m e ly   B ooks C or pus   a nd   W ik ip e di a ,  w e r e   e m pl oye d  a s   a   s ta r ti ng  poi nt   [ 1] .  T o  a da pt   B E R T   f or   bi om e di c a l  te xt ,  pr e tr a in in g  w a s   pe r f or m e d  on  a   s ubs ta nt ia l  vol um e   of   P ubM e d  a nd  M I M I C - I I I   a nd  c li ni c a l  not e s .  T he   pr e - tr a in in g  a nd  f in e - tu ni ng pr oc e s s e s   a r e  br ie f ly  de pi c te d i n F ig ur e   1 .           F ig ur e   1 . O ve r vi e w  of  t he  pr e tr a in in g a nd f in e - tu ni ng s ta ge s  of  M e di c a lB E R T       T he   s t a ti s ti c s   of   th e   pr e tr a in in g  c or por a   a r e   gi ve n  in  T a bl e   2.  T he   W or dP ie c e   to ke ni z a ti on  te c hni que   [ 34]   w hi c h  w a s   e m pl oye d   by  th e   or ig in a l  B E R T ,  is   a   s ub w or d  to ke ni z a ti on  m e th od,  is   w e ll   s ui te d  f or   bi om e di c a l  c or por a   be c a us e   it   c a n  e f f e c ti ve ly   m a na ge   va r io u s   ty pe s   of   voc a bul a r y,  in c lu di ng  s pe c ia li z e d   m e di c a l  te r m in ol ogy,  a c r onyms ,  a nd  r a r e   or   out - of - voc a bul a r y  w or ds   c om m onl y  f ound  in   bi om e di c a l  te xt s .   B io B E R T   [ 4]   f or   to ke ni z a ti on.  B ut   it   w a s   obs e r ve d  th a t  us in g  dom a in - s pe c if ic   voc a bul a r y,  a s   e xpe r im e nt e d   in   th e   w or k  by  [ 35 ] ,  ga ve   be tt e r   r e s ul ts ,  a nd  in   th e   w or k  c ondu c te d  by  F a c e book  r e s e a r c h  on  R oB E R T a   [ 36] ,  in c r e a s e d t he  pe r f or m a nc e  of   th e  m ode l  f o r   dom a in - s pe c if ic   ta s ks . H e nc e ,  c us to m  bi om e di c a l  voc a bul a r y w a s   us e d  th a t   f ol lo w s   byt e - pa ir   e nc odi ng  ( B P E )   [ 37] ,  [ 38]   le a r ne d  f r om   P ubM e d  pr e pr oc e s s e d   te xt   [ 39] ,  a nd  a li gne d  it   w it h  th e   B E R T   to ke ni z e r   s o  th a t  it   c or r e s ponde d  to   th e   e m be ddi ngs   in   th e   m ode l.   F or   th e   e xpe r im e nt a l  s e tu p,  th e   m a xi m um   s e que n c e   le ngt h  w a s   s e t  t o  512,  a nd  th e   s a m e   ba tc h   s iz e   w a s   u s e d  f or   pr e tr a in in g  B E R T   on  g e ne r a l  c or por a   [ 1] .  T he   l e a r ni ng  r a te   w a s   s e t  to   3 e - 4,  a nd  th e   m ode l  w a s   tr a in e d   f or   450k  s te ps   on   P ubM e d  a nd  200k  s te ps   on   M I M I C - III  [ 40]   on  N V I D I A   A 100  G P U s   w it h  to ta l  w a r m up  s te ps   of  2,000.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       M e di c al B E R T :  e nhanc in g bi om e di c al  nat ur al  l anguage  pr oc e s s in g us in g pr e tr ai ne d  …  ( K . Sahit  R e ddy )   2373   T a bl e  2. S ta ti s ti c s  of  pr e tr a in in g c or por a   C or pus   S t a t i s t i c s   D om a i n   E ngl i s h W i ki pe di a   >5M  a r t i c l e s   E ngl i s h ( G e ne r a l )     >3B  w or ds     B ooks C or pus   >11,038 books   G e ne r a l     >985M  w or ds     P ubM e d A bs t r a c t s   >22M   a bs t r a c t s   B i om e di c a l     >5B  w or ds     P ubM e d C e nt r a l   >3M  a r t i c l e s   B i om e di c a l     >9.6B  w or ds     M I M I C - III   >2M  he a l t h - r e l a t e d not e s   M e di c a l     >0.2B  w or ds         4.2.  F in e t u n i n g t h e  B E R T  m od e l   F in e - tu ni ng  in vol ve s   f ur th e r   tr a in in g  th e   p r e tr a in e d  m ode l  on  a   s pe c if ic   ta s k  or   dom a in   to   e nha nc e   it s   pe r f or m a nc e   f or   th a t  pa r ti c ul a r   a ppl ic a ti on.  T h e   goa l   w a s   to   f in e - tu ne   th e   B E R T   m ode l  on   s ix   be nc hm a r k  ta s ks   a v a il a bl e   in   B L U R B   [ 20]   a nd  B io B E R T   [ 4]   r e pos it or y.  W e   us e d  f our   pr e pr oc e s s e d  da ta s e ts ,  i. e .,   B C 4C H E M D ,  L I N N A E U S ,   a nd  E U - A D R , a va il a bl e   in   th e   B io B E R T   r e pos it or y. T he   bi om e di c a l  a nd  c li ni c a l  da ta s e ts   w e r e   ut il iz e d  f or   uns upe r vi s e d  f in e - tu ni ng,  a da pt in g  th e   m ode l' s   r e pr e s e nt a ti ons   to   pe r f or m   e f f e c ti ve ly  on va r io us  bi om e di c a l  ta s k s .   W e  us e d t w o N V I D I A  A 100 G P U s  w it h pa r a ll e l  t r a in in g t o  f in e - tu ne  our  B E R T  m ode l  on e a c h t a s k.  F P 16  m ix e d - p r e c is io n  w a s   a ls o  us e d  to   s pe e d  up  tr a in in g  a nd  r e duc e   m e m or y  us a ge .  I t  to ok   a ppr oxi m a te ly   15 - 20  m in ut e s   to   f in e - tu ne   th e   m ode l  f o r   s e que nc e   la be li ng  a n d  s e que nc e   c l a s s if ic a ti on  ta s ks .  F or   s e que nc e   la be li ng, ba tc h s iz e s  of  16 a nd 32 we r e  us e d, a nd t he  l e a r ni ng r a te  w a s  5e - 5. F or  t he  J N L P B A   [ 28]   c or pus , w e   s e t  a   le a r ni ng  r a te   of   1e - 5.   F or   da ta s e t s   w it h  hi ghe r   num b e r   of   e xa m pl e s ,  a   tr a in /v a li da ti on/ te s t  s pl it   of   a bout   80/ 10/ 10  or   75/ 15/ 10  is   m a de ,  w he r e a s   f or   s m a ll e r   da ta s e ts ,  t he   s pl it   is   a bout   60/ 20/ 20.  T h e   na m e d  e nt it y   r e c ogni ti on  da ta s e ts   w e r e   tr a in e d  b e twe e n  5   a nd  25  e poc hs .  O n  th e   ot he r   ha nd,  f or   s e qu e nc e   c la s s if ic a ti on,  a   ba tc h  s iz e   of   32  a nd  le a r ni ng  r a te s   of   2e - 5  a nd  3e - 5  w e r e   us e d .  T he   m ode l  w a s   tr a in e d  f or   10  e poc hs   on  th e   C he m P r ot , D D I - 2013 a nd G A D  da ta s e ts .       5.   R E S U L T S  A N D  A N A L Y S I S   T he   r e s ul t s   of   M e di c a lB E R T   w e r e   c om pa r e d  w it h  th r e e   s pe c ia li z e d  B E R T   m ode ls   pr e s e nt e d  in   T a bl e   3.  T h e s e   m ode l s   in c lu de   S c iB E R T   [ 8] ,  C li ni c a lB E R T   [ 7] ,   a nd  B io B E R T   [ 4] .  W e   a ls o  c om pa r e d  th e   r e s ul ts   w it h  th e   or ig in a l  B E R T   m ode l  ( c ol um n  3)   tr a in e d  on  ge ne r a l  E ngl is h  c or por a   a nd  R oB E R T a   [ 9]   ( c ol um n  4)   to   e va lu a te   th e   pe r f or m a nc e   of   th e   m ode l  on  N L P   ta s ks   a nd  it s   unde r s ta ndi ng  in   bi om e di c a l,   c li ni c a l  a nd  s c ie nt if ic   te r m s .  T he   r e s ul ts   of   M e di c a lB E R T   unde r   th e   va r io us   e va lu a ti on  m e t r ic s   on  s e que nc e   la be li ng,  r e la ti on  e xt r a c ti on  a nd  doc um e nt   c la s s if ic a ti on  a r e   s how n  in   T a bl e   4.   O n  s e que nc e   la be li ng  t a s ks ,   B io B E R T  out pe r f or m e d t he  ot he r  m ode ls  on t hr e e  da ta s e ts  i n t he  bi om e di c a l  dom a in . T he  pe r f or m a nc e  of  t he   R oB E R T a   m ode l  is   c om pa r a bl e   to   th a t  of   th e   pr opos e d  m ode l  on  L I N N A E U S   [ 30] ,  w it h  a n  F 1  s c or e   of   87.8.   M e di c a lB E R T   a c hi e ve d  th e   b e s t  r e s ul t s   on  f iv e   out   of   e ig ht   da ta s e ts   in   th e   na m e d   e nt it y  r e c ogni ti on  ta s k.   O ve r a ll ,  th e   m ode l  out p e r f or m s   R oB E R T a   by   2.04  a nd   c om pe ti ti ve ly   out pe r f or m s   B io B E R T   by   0.75  ( m e a n   F 1 i nc r e a s e )  a nd S c iB E R T  by 1.4.    T he   va r ia ti on  in   th e   F 1  e va lu a ti on  m e tr ic   of   th e   th r e e   m od e ls   a nd  M e di c a lB E R T   a c r os s   th e   f our   s e que nc e   l a be li ng  ta s k s   is   de pi c t e d  in   F ig ur e   2( a ) .  C om pa r in g  w it h  B io B E R T ,  M e di c a lB E R T   a c hi e v e d  be tt e r   r e s ul ts   in   r e la ti on  e xt r a c ti on  a nd  s e que n c e   c la s s if ic a ti on  ta s ks   w it h  s im il a r   s c or e s   on  two  da ta s e ts     ( 85.6 a nd 85.5 f or   G A D  a nd 76.8 a nd 76.1  f or  D D I - 2013 ) .   T he  m ode l’ s  pe r f or m a nc e  i s  s im il a r ly  c om pa r e d t o   ot he r s   a nd  de pi c te d  in   F ig ur e   2( b) .  M e di c a l B E R T   f a c e d  c om pe ti ti on  w it h  S c iB E R T   on  E U - A D R   da ta s e t,   w it h  m ic r o  a ve r a ge   F 1  s c or e s   of   85.6  a nd   81.2  r e s pe c ti v e ly .  T he   pe r f or m a nc e   of   our   pr opos e d  m ode l  on   s e nt e nc e   s im il a r it y,  que s ti on  a n s w e r in g  a nd   doc um e nt   c la s s if ic a ti on  is   de pi c te d   in   F ig ur e   2( c ) .  T he   be tt e r   r e s ul ts   of   M e di c a lB E R T   c om pa r e d  to   th e   ot he r   m ode ls   f or   m a ny  be nc hm a r k  da ta s e ts   r e por te d  c a n  be   a tt r ib ut e d  to   la r ge r   a nd  r e le va nt   pr e - tr a in in g  da ta ,  a s   c om pa r e d   to   C li ni c a lB E R T   ( w hi c h  is   tr a in e d  on   m a in ly   c li ni c a l  doc um e nt s ) ,   S c i B E R T   ( w hi c h   is   tr a in e d   on   s c ie nt if i c   doc um e nt s   a nd  l e s s   bi om e di c a l   te xt )   a nd  R oB E R T a   ( w hi c h  is   tr a in e d  on  ge ne r a l  pur pos e   E ngl is h  te xt ) ,  a nd  dom a in - s pe c if ic   bi om e di c a l  voc a bul a r y  us e d  c om pa r e d  to   th e   ot he r   m ode ls .   T he   tr a de of f   c a us e d   due   t o  c om put a ti ona l  c os t  to   tr a in   th e   m ode l  on  a   la r ge r   bi om e di c a l  a nd  c li ni c a l  c or pus   f ound  th e   ne e d  to   r e du c e   th e   num be r   of   tr a in in g  s te ps   c om pa r e d  to   ot he r   m ode ls   in   th e   pr e - tr a in in g  s ta ge ,  a nd  di f f e r e nc e s   in   hyp e r pa r a m e te r s   s e t  dur in g  th e   f in e - tu ni ng  s ta ge   w it h  th e   ot he r s   m a ke   th e m   pos s ib le   r e a s ons   f or   poor e r   r e s ul ts   in   s om e   ta s ks .  A ls o,  th e   una va il a bi li ty   of   pr ope r   a nd  hi gh  s ta nda r d  d a ta s e t s   f or   f in e - tu ni ng  f or   s e que nc e   la be li ng  ta s k,  r e la ti on  e xt r a c ti on  a nd  s e nt e nc e   s im il a r it y t a s ks  a ls o r e s ul te d i n a  de c r e a s e  i n pe r f or m a nc e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol .  14 , N o.  3 ,  J une   20 25 :  2367 - 2378   2374   T a bl e  3. P e r f or m a nc e  of  B E R T  a nd othe r  m ode l s  on 17 be nc hm a r k da ta s e ts   D a t a s e t   M e t r i c   B E R T   R oB E R T a   S c i B E R T   C l i ni c a l B E R T   B i oB E R T   M e di c a l B E R T  ( o ur s )   N C B I - D i s e a s e   F1   85.6   86.6   88.2   86.3   89.1   88.3*   B C 2G M   F1   81.8   80.9   83.4*   81.7   83.8   82.8   B C 5C D R - C h e m   F1   91.2   90.8   92.5   90.8   92.8*   93.2   B C 5C D R - D i s e a s e   F1   82.4   82.3   84.5   83.0   84.7*   86.8   J N L P B A   F1   90.0   90.6   91.8*   90.3   92.2   91.6   L I N N A E U S   F1   84.3   87.8   84.1   84.8   86.2*   87.8   B C 4C H E M D   F1   74.9   80.1   79.6   78.6   80.4*   83.6   S pe c i e s - 800   M a c r o - F1   72.3   73.0   73.1   72.1   73.2*   74.3   E B M - P I C O   M i c r o - F1   77.7   77.7   80.9*   78.4   80.9*   85.8   GAD   F1   84.6   85.0   85.5*   85.1   85.0   85.6   EU - ADR   M i c r o - F1   80.0   79.5   81.2*   78.2   80.9   85.4   DDI - 2013   M i c r o - F1   71.9   72.9   75.2   72.0   76.1*   76.8   C he m P r ot   A c c ur a c y   82.7   81.2   87.1   91.2*   89.5   92.0   P ubM e dQ A   A c c ur a c y   51.6   52.8   57.4   49.1   60.2*   61.3   B i oA S Q   P e a r s on   74.4   75.2   78.9   68.5   84.1*   87.9   B I O S S E S   M i c r o - F1   80.2   79.6   81.1   80.7   81.5*   81.6   H oC   F1   85.6   86.6   88.2   86.3   89.1   88.3*   T ot a l  ( M e a n)     79.5   80.2   81.9   79.8   82.6*   84.3   B ol d  s c or e s  de not e  t he  be s t , a s t e r i s k ( *)  m a r ks  t he  s e c ond - be s t , a nd unde r l i ne d  s c or e s  i ndi c a t e  t i e s       T a bl e  4. M e di c a lB E R T  r e s ul ts  on na m e d e nt it y r e c ogni ti on, r e la ti on e xt r a c ti on, a nd doc um e nt  c la s s if ic a ti on  e va lu a te d by F 1, r e c a ll , a nd pr e c is io n   D a t a s e t   F1   R  ( R e c a l l )   P  ( P r e c i s i on)   N C B I – D i s e a s e   88.301   90.417   86.282   B C 2G M   82.754   83.304   82.212   B C 5C D R – C he m   93.162   93.110   92.214   B C 5C D R - D i s e a s e   86.784   86.618   84.966   L I N N A E U S   87.822   84.042   85.365   B C 4C H E M D   83.566   84.355   82.791   J N L P B A   91.651   89.983   92.328   S pe c i e s – 800   74.315   72.565   70.895   DDI – 2013   76.889   75.485   78.367   EU – ADR   85.433   86.150   74.206   C he m P r ot   92.053   90.053   88.622   GAD   86.604   92.833   79.765   H oC   88.378   81.311   84.678   B ol d i ndi c a t e s  be s t  s c or e s       M e di c a lB E R T ’ s   pr a c t ic a l  a p pl i c a ti on s   i n  h e a lt h c a r e   a nd  b i om e di c a l  f i e ld s   a r e   tr a n s f or m a ti ve ,  e s p e c i a l ly  a s   th e   m od e l  a d a pt s  t o  t he  c o m pl e x nu a n c e s  of   m e di c a l  l a n gu a g e . B y  f in e - t uni ng B E R T  t o  r e c og ni z e   a nd   in te r pr e t  b io m e d ic a l  te xt ,   M e di c a l B E R T  e f f e c t iv e ly   a ddr e s s e s  s e ve r a l  c r i ti c a l  n e e d s  a c r os s   v a r io u s   d om a in s   in   h e a lt h c a r e ,  e nh a n c in g  d e c i s io n  s up por t ,  di a g no s t ic  a c c u r a c y ,  a nd  r e s e a r c h  a dv a n c e m e nt s . W it h  th e  c a pa bi l it y   to   c a pt ur e   c o nt e xt   f r om   bi om e di c a l  t e x t,   M e d ic a l B E R T   f a c i li t a t e s   e f f ic ie nt   e x tr a c t io n   of   c r i ti c a l   in f or m a ti on   f r om   l a r g e   vo lu m e s   of   m e d ic a l   do c um e n ts .   T hi s   i nc lu d e s   i de nt if yi ng   a n d   c a t e g or i z in g   s ym pt o m s ,   m e di c a ti on s ,   tr e a tm e n t  pl a ns ,  a nd   l a b  r e s ul t s   f r o m   f r e e - te xt   E H R s .  M e di c a l  in f or m a ti o n  e xt r a c ti on  not   on ly   a s s i s t s   i n  p a t ie nt   c a r e   bu t  a l s o   a c c e le r a t e s   r e s e a r c h   a c t iv it ie s   b y  s tr uc tu r i ng   d a t a   f or   u s e   in   la r g e - s c a l e   s t udi e s   a n d  m e t a - a n a l ys e s .   M e di c a lB E R T   c a n  c o nt r i but e   to   p a t ie nt   s a f e t y  by   id e nt if yi n g  p ot e nt i a l   dr ug - dr u g  in t e r a c ti o ns .   B y  tr a in i ng   o n  la r g e   d a t a s e t s   of   d r ug   i nt e r a c t io n s   a nd   E H R s ,   M e di c a lB E R T   c a n   a na ly z e   pr e s c r ip ti o n s   a n d  a l e r t   c li ni c ia n s   to   da n ge r ou s   c om bi n a t io n s ,  th u s   r e d uc in g   t he   r is k  of   a dv e r s e   e v e n t s   in   p ol yph a r m a c y   s c e n a r i o s .   F u tu r e   w or k   m a y  e xp lo r e   f ur th e r   c u s to m iz a t io n  a n d  e v a lu a ti on  of   M e d ic a l B E R T   a c r o s s   t he s e   a ppl ic a t io n s   t o  o pt im iz e   i ts   in t e gr a ti on  i nt o r e a l - w or l d  he a lt hc a r e   s y s te m s  a nd  c li ni c a l  w or kf l ow s .   T h e   u s e   of   M e di c a lB E R T   a nd   ot he r   tr a n s f or m e r - b a s e d  m od e l s   in   t h e   b io m e d ic a l   f i e l d  o p e n s   up   v a s t  po s s ib i li t ie s   f or   im pr ovi ng   he a lt hc a r e   a nd   c li ni c a l   r e s e a r c h .   H ow e v e r ,   t he   s e n s it iv e   n a tu r e   of   m e di c a l   da ta   in tr o du c e s  c om pl e x  e th i c a l  a nd pr i va c y c o nc e r ns . B io m e di c a l   d a ta   i s   i nh e r e nt ly  s e n s it iv e , c o nt a in in g pe r s on a ll y  id e nt if ia bl e   in f or m a ti on   ( P I I )   a n d   pr ot e c t e d   he a l th   i nf or m a t io n  ( P H I )   t ha t,   if   e x po s e d,   c o ul d   ha ve   s e v e r e   c on s e q ue nc e s   f or   in d iv i du a l s .   G iv e n  M e d ic a l B E R T ’ s   r e li a n c e   on  l a r ge   d a t a s e t s   f or   e f f e c ti ve   pr e - tr a i ni n g  a n d  f in e - tu ni n g,  e n s u r in g d a t a  pr iv a c y d ur in g m od e l  de ve lo p m e nt  i s   e s s e n ti a l.   T hi s   c a n b e  d on e  b y  e s ta bl i s hi n g c le a r   gui d e l in e s   f or   da ta   a no nym iz a t io n ,  e n c r ypt io n ,  a n d  di f f e r e nt ia l  pr iv a c y  te c h ni qu e s   i n  m e di c a l  A I   a p pl i c a ti on s .   T h e   u s e   of   m e di c a l  r e c or ds   f or   tr a i ni n g  m od e l s   li k e   M e d ic a l B E R T   s ho ul d  b e   a c c om p a ni e d  by   tr a n s p a r e nt   c on s e n t  pr a c ti c e s .  P a ti e nt s   s h oul d  b e   in f or m e d  a b out   ho w   th e ir   da ta   m a y  c ont r ib ut e   to   t r a i ni ng  m od e l s   f or   va r i ou s   a pp li c a ti o n s ,  a lo ng  w it h  th e   p ot e nt i a l  be ne f it s   a nd  r is k s .   P ol i c i e s   r e qui r in g  r e gul a r   e th ic a l  a n d  f a i r n e s s   a ud it s   c a n  e n s ur e   t ha t  m od e l s   l ik e   M e di c a lB E R T   m e e t  hi g h  s t a nda r d s   of   tr a n s p a r e n c y  a n d  a c c o unt a b il i ty .  A s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       M e di c al B E R T :  e nhanc in g bi om e di c al  nat ur al  l anguage  pr oc e s s in g us in g pr e tr ai ne d  …  ( K . Sahit  R e ddy )   2375   M e di c a lB E R T   be c o m e s   i nt e gr a t e d  i nt o  c l in i c a l  w or kf lo w s ,   th e   ne e d  f or   e xp la in a bi li t y  gr ow s .  P ol i c y  f r a m e w or k s  t ha t  m a n da te   e x pl a in a bi li ty   in   A I - dr iv e n  de c i s i on - m a ki ng  pr o c e s s e s  c a n  pr om o te   a c c oun ta bi l it y  a nd   in c r e a s e  m o de l  a c c e pt a n c e   a m o ng  c l in i c i a n s , i m pr ovi ng  ov e r a ll  t r us t  i n t he  t e c hn ol o gy.           ( a )     ( b)       ( c )     F ig ur e  2.   P e r f or m a nc e  va r ia ti on of  bi om e di c a l  m ode ls  a nd pr opos e d m ode l  on ( a )  s e que nc e  l a be li ng ;     ( b)  r e la ti on e xt r a c ti on ;   a nd ( c )  s e nt e nc e  s im il a r it y, que s ti on a ns w e r in g a nd doc um e nt  c la s s if ic a ti on t a s ks       6.   C O N C L U S I O N   T he   B E R T   m ode l  ha s   be e n  s ubj e c te d  to   s ix   va r io us   be nc hm a r k  ta s ks   on  17  da ta s e ts .  T he s e   ta s ks   w e r e   a ddr e s s e d  by  u s in g  tr a ns f e r   le a r ni ng  te c hni que s .  T hi s   m ode l  out pe r f or m s   th e   ot he r   s pe c ia li z e d  B E R T   m ode ls   on  s e que n c e   c l a s s if ic a ti on,   s e nt e n c e   s im il a r it y  ta s k s ,  q ue s ti on  a n s w e r in g  a nd   doc um e nt   c la s s if ic a ti on  ta s ks .  W e   pl a n  to   tr a in   th e   B E R T - ba s e d  va r ia nt   on  la r ge r   bi om e di c a l  c or por a   a nd  c li ni c a l  r e por ts   u s in g  be tt e r   c om put a ti ona l  r e s our c e s ,  to   d e te r m in e   th e   e f f e c t  of   tr a in in g  c or por a   a nd  th e ir   le ngt h  on   pe r f or m a nc e   in   th e   f ut ur e .  A ddi ti ona ll y,  w e   a ls o  pl a n  to   e va lu a te   M e di c a lB E R T   on  th e   f iv e   bi om e di c a l  te xt - m in in g  ta s ks   w it h  te n  c or por a   f r om   th e   b io m e di c a l  la ngua ge   unde r s ta ndi ng  e va l ua ti on  ( B L U E )   be nc hm a r k.  F ur th e r m o r e ,  th e   f ut ur e   w or k  a ls o  in c lu de s   li ngui s ti c   s uppor t  by  in c or por a ti ng  tr a in in g  a nd  e va lu a ti on  on  va r io us   d a ta s e t s   a nd   te xt s  pr e s e nt e d i n l a ngua g e s  ot he r  t ha n E ngl is h t o s tu dy t he  i m p a c t  on t he  pe r f or m a nc e  of  t he  m ode l.       A C K N O WL E D G E M E N T S   W e   a c knowle dge   th e   s uppor t  of   R .  V .  C ol le ge   of   E ngi ne e r i ng  f or   pr ovi d in g  th e   c om put a ti ona l   r e s our c e s  ne c e s s a r y t o c om pl e te  t hi s  r e s e a r c h.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol .  14 , N o.  3 ,  J une   20 25 :  2367 - 2378   2376   F U N D I N G  I N F O R M A T I O N   A ut hor s  s ta te  no f undi ng i nvol ve d.       A U T H O R  C O N T R I B U T I O N S  S T A T E M E N T   T hi s   jo ur na l  us e s   th e   C ont r ib ut or   R ol e s   T a xonomy  ( C R e di T )   to   r e c ogni z e   in di vi dua l   a ut hor   c ont r ib ut io ns , r e duc e  a ut hor s hi p di s put e s ,  a nd f a c il it a te  c ol la bo r a ti on.     N am e  o f  A u t h or   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   K . S a hi t  R e ddy   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     ✓     ✓   ✓   ✓   ✓       N . R a ga ve nde r a n   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓       ✓   ✓   ✓   ✓       V a s a nt h K .   ✓   ✓   ✓     ✓   ✓     ✓   ✓   ✓   ✓   ✓       G a ne s h N . N a ik   ✓   ✓   ✓     ✓     ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓       V is ha la ks hi  P r a bhu   ✓       ✓     ✓   ✓       ✓     ✓   ✓     N a ga r a ja  G . S .     ✓     ✓     ✓   ✓       ✓     ✓   ✓       C   :    C onc e pt ua l i z a t i on   M   :    M e t hodol ogy   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i da t i on   Fo   :    Fo r m a l  a na l ys i s   I   :    I nve s t i ga t i on   R   :    R e s our c e s   D   :   D a t a  C ur a t i on   O   :   W r i t i ng  -   O r i gi na l  D r a f t   E   :   W r i t i ng  -   R e vi e w  &   E di t i ng   Vi   :    Vi s ua l i z a t i on   Su   :    Su pe r vi s i on   P   :    P r oj e c t  a dm i ni s t r a t i on   Fu   :    Fu ndi ng a c qui s i t i on         C O N F L I C T  O F  I N T E R E S T  S T A T E M E N T   A ut hor s  s ta te  no c onf li c t  of  i nt e r e s t.       D A T A  A V A I L A B I L I T Y   T he   da ta   th a t  s uppor t  th e   f in di ngs   of   th is   s tu dy  w il l  be   a va il a bl e   in   ht tp s :/ /g it hub.c om /k s a hi tr e ddy/ M e di c a lB E R T   f ol lo w in g  a   2 - m ont h  e m ba r go  f r om   th e   da te   of   publ ic a ti on  to   a ll ow  f or  t he  c om m e r c ia li z a ti on of  r e s e a r c h f in di ngs .        R E F E R E N C E S   [ 1]   J .  D e vl i n,  M . - W .  C ha ng,  K .   L e e ,  K .   T .  G oogl e ,  a nd   A .  I .  L a ngua g e ,  “ B E R T :   p re - t r a i ni ng  of   de e p  bi di r e c t i ona l   t r a ns f or m e r s   f or   l a ngua ge  unde r s t a ndi ng,”  i n  P r oc e e di ngs  of  N A A C L - H L T  2019 , pp. 4171 – 4186 , 2019 .   [ 2]   Y .  S ha o,  S .  T a yl o r ,  N .  M a r s ha l l ,  C .  M or i oka ,  a nd  Q .  Z e ng - T r e i t l e r ,   “ C l i ni c a l   t e xt   c l a s s i f i c a t i on  w i t h  w or d  e m be ddi ng  f e a t ur e s   vs .  ba g - of - w or ds   f e a t ur e s ,”   i n  2018  I E E E   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on  B i g  D at a  ( B i g  D at a) ,  pp.  2874 – 2878 ,   D e c .  2018,     doi :  10.1109/ B i gD a t a .2018.8622345.   [ 3]   P .   F .  B r ow n,  P .  V .  D e S ouz a ,  R .   L .   M e r c e r ,  V .   J .  D .   P i e t r a ,  a nd  J .  C .   L a i ,  “ C l a s s - ba s e d  n - gr a m   m ode l s   of   na t ur a l   l a ngua ge , ”   C om put at i onal  L i ngui s t i c s , vol . 18, no. 4, pp. 467 – 479, 1992.   [ 4]   J .  L e e   e t   al . ,  “ B i oB E R T :   a   pr e - t r a i ne d  b i om e di c a l   l a ngua ge   r e pr e s e nt a t i on  m ode l   f or   bi om e di c a l   t e xt   m i n i ng,”   B i oi nf or m at i c s ,  vol . 36, no. 4, pp. 1234 – 1240, F e b. 2020, doi :  10.1093/ bi oi nf or m a t i c s / bt z 682.   [ 5]   Y .  P e ng,  S .  Y a n,  a nd  Z .  L u,  “ T r a ns f e r   l e a r ni ng  i n  bi o m e di c a l   na t ur a l   l a ngua ge   pr oc e s s i ng:   A n  e va l ua t i on  of   B E R T   a nd  E L M o  on   t e n  be nc hm a r ki ng  da t a s e t s ,”   B i oN L P   2019 - SI G B i oM e d  W or k s hop  on  B i om e di c al   N at ur al   L anguage   P r oc e s s i ng,  P r oc e e di ngs   o f   t he  18t h B i oN L P  W or k s hop and Shar e d T as k , pp. 58 – 65, 2019, doi :  10.18653/ v 1/ w 19 - 5006.   [ 6]   M .  E .  P e t e r s   e t   al . ,  “ D e e p  c ont e xt u a l i z e d  w or d  r e pr e s e nt a t i ons , ”   N A A C L   H L T   2018 - 2018  C onf e r e nc e   of   t he   N o r t h  A m e r i c a n   C hapt e r  of  t he  A s s oc i at i on f or  C om put at i onal  L i ngui s t i c s :  H um an L anguage  T e c hnol ogi e s - P r oc e e di ngs  of  t he  C onf e r e nc e ,  vol . 1 ,   pp. 2227 – 2237, 2018, doi :  10.18653/ v1/ n18 - 1202.   [ 7]   E .  A l s e nt z e r   e t   al . ,  “ P ubl i c l y  a va i l a bl e   c l i ni c a l   B E R T   e m be ddi ngs ,”   I n  P r oc e e di ngs   of   t he   2nd  C l i ni c al   N at u r al   L anguage   P r oc e s s i ng W or k s hop ,  pp.   72 – 78, M i nn e a pol i s , M i nn e s ot a , U S A ,  2019.   [ 8]   I .  B e l t a gy,  K .  L o,  a nd  A .  C oha n,  “ S C I B E R T :   a   pr e t r a i ne d  l a ngua ge   m ode l   f or   s c i e nt i f i c   t e xt ,”   i n  E M N L P - I J C N L P   2019 - 2019   C onf e r e nc e   on  E m pi r i c al   M e t hods   i n  N at ur al   L anguage   P r oc e s s i ng  and  9t h  I n t e r nat i onal   J oi nt   C onf e r e nc e   on  N at ur al   L anguag e   P r oc e s s i ng, P r oc e e di ngs  of  t he  C onf e r e nc e , 2019, pp. 3615 – 3620. doi :  10.18653/ v1/ d19 - 1371.   [ 9]   Y .  L i u  e t   al . ,  “ R oB E R T a :   a   r obus t l y  opt i m i z e d  B E R T   pr e t r a i ni ng   a ppr oa c h ,”   i n  I C L R   2020   C onf e r e nc e   P r ogr am   C hai r s ,    pp. 1 – 15 , 2019 .   [ 10]   K .  K .  B r e s s e m   e t   al . ,  “ m e dB E R T .de :   a   c om pr e he ns i ve   G e r m a n  B E R T   m od e l   f or   t he   m e di c a l   dom a i n,”   E x pe r t   Sy s t e m s   w i t h   A ppl i c at i ons , vol . 237, M a r . 2024, doi :  10.1016/ j .e s w a .2023.121598.   [ 11]   S .  W a da ,  T .  T a ke d a ,  S .  M a na be ,   S .  K oni s hi ,  J .  K a m oha r a ,   a nd  Y .   M a t s um ur a ,   “ P r e - t r a i ni ng  t e c hni que   t o  l oc a l i z e   m e di c a l   B E R T   a nd e nha nc e  bi om e di c a l   B E R T ,”   a r X i v - C om put e r  Sc i e nc e ,  pp. 1 - 11,  2020 .   [ 12]   A . V a s w a ni   e t  al . , “ A t t e nt i on i s   a l l  you ne e d,”  i n  A dv anc e s  i n N e ur al  I nf or m at i on P r oc e s s i ng Sy s t e m s , pp. 5999 – 6009 , 2017 .   [ 13]   T . M i kol ov, M . K a r a f i á t , L .  B ur ge t , C . J a n,  a nd S . K huda npur ,  “ R e c ur r e nt  ne ur a l  ne t w or k ba s e d  l a ngua ge  m ode l ,”   P r oc e e di ngs  of   t he   11t h  A nnual   C onf e r e nc e   of   t he   I nt e r nat i onal   Spe e c h  C om m uni c at i on  A s s oc i at i on,  I nt e r s pe e c h  2010 ,  pp.  1045 – 1048,  2010,   doi :  10.21437/ i nt e r s pe e c h.2010 - 343.   [ 14]   S .  H oc hr e i t e r   a nd  J .  S c hm i dhube r ,  “ L ong  s hor t - t e r m   m e m o r y,”   N e ur al   C o m put at i on ,  vol .  9,  no.  8,  pp.  1735 – 1780,  1997,    doi :  10.1162/ ne c o.1997.9.8.1735.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.