Transfer Learning Using Ensemble Neural Networks for Organic Solar Cell Screening
Notice bibliographique
Résumé
Organic Solar Cells are a promising technology for solving the clean energy crisis in the world. However, generating candidate chemical compounds for solar cells is a time-consuming process requiring thousands of hours of laboratory analysis. For a solar cell, the most important property is the power conversion efficiency which is dependent on the highest occupied molecular orbitals (HOMO) values of the donor molecules. Recently, machine learning techniques have proved to be very useful in building predictive models for HOMO values of donor structures of Organic Photovoltaic Cells (OPVs). Since experimental datasets are limited in size, current machine learning models are trained on data derived from calculations based on density functional theory (DFT). Molecular line notations such as SMILES or InChI are popular input representations for describing the molecular structure of donor molecules. The two types of line representations encode different information, such as SMILES defines the bond types while InChi defines protonation. In this work, we present an ensemble deep neural network architecture, called SINet, which harnesses both the SMILES and InChI molecular representations to predict HOMO values and leverage the potential of transfer learning from a sizeable DFT-computed dataset- Harvard CEP to build more robust predictive models for relatively smaller HOPV datasets. Harvard CEP dataset contains molecular structures and properties for 2.3 million candidate donor structures for OPV while HOPV contains DFT-computed and experimental values of 350 and 243 molecules respectively. Our results demonstrate significant performance improvement from the use of transfer learning and leveraging both molecular representations.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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 ».