Interpretable genotype-to-phenotype classifiers with performance guarantees
Notice bibliographique
Résumé
Understanding the relationship between the genome of a cell and its phenotype is a central problem in precision medicine. Nonetheless, genotype-to-phenotype prediction comes with great challenges for machine learning algorithms that limit their use in this setting. The high dimensionality of the data tends to hinder generalization and challenges the scalability of most learning algorithms. Additionally, most algorithms produce models that are complex and difficult to interpret. We alleviate these limitations by proposing strong performance guarantees, based on sample compression theory, for rule-based learning algorithms that produce highly interpretable models. We show that these guarantees can be leveraged to accelerate learning and improve model interpretability. Our approach is validated through an application to the genomic prediction of antimicrobial resistance, an important public health concern. Highly accurate models were obtained for 12 species and 56 antibiotics, and their interpretation revealed known resistance mechanisms, as well as some potentially new ones. An open-source disk-based implementation that is both memory and computationally efficient is provided with this work. The implementation is turnkey, requires no prior knowledge of machine learning, and is complemented by comprehensive tutorials.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,008 | 0,037 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,004 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,004 | 0,005 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,003 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».