Alignment-free classification of COI DNA barcode data with the Python package Alfie
Notice bibliographique
Résumé
Characterization of biodiversity from environmental DNA samples and bulk metabarcoding data is hampered by off-target sequences that can confound conclusions about a taxonomic group of interest. Existing methods for isolation of target sequences rely on alignment to existing reference barcodes, but this can bias results against novel genetic variants. Effectively parsing targeted DNA barcode data from off-target noise improves the quality of biodiversity estimates and biological conclusions by limiting subsequent analyses to a relevant subset of available data. Here, we present Alfie, a Python package for the alignment-free classification of cytochrome c oxidase subunit I (COI) DNA barcode sequences to taxonomic kingdoms. The package determines k -mer frequencies of DNA sequences, and the frequencies serve as input for a neural network classifier that was trained and tested using ~58,000 publicly available COI sequences. The classifier was designed and optimized through a series of tests that allowed for the optimal set of DNA k -mer features and optimal machine learning algorithm to be selected. The neural network classifier rapidly assigns COI sequences of varying lengths to kingdoms with greater than 99% accuracy and is shown to generalize effectively and make accurate predictions about data from previously unseen taxonomic classes. The package contains an application programming interface that allows the Alfie package’s functionality to be extended to different DNA sequence classification tasks to suit a user’s need, including classification of different genes and barcodes, and classification to different taxonomic levels. Alfie is free and publicly available through GitHub (https://github.com/CNuge/alfie) and the Python package index (https://pypi.org/project/alfie/).
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 | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,003 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,029 | 0,030 |
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 ».