SMILE: systems metabolomics using interpretable learning and evolution
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Direct link between metabolism and cell and organism phenotype in health and disease makes metabolomics, a high throughput study of small molecular metabolites, an essential methodology for understanding and diagnosing disease development and progression. Machine learning methods have seen increasing adoptions in metabolomics thanks to their powerful prediction abilities. However, the "black-box" nature of many machine learning models remains a major challenge for wide acceptance and utility as it makes the interpretation of decision process difficult. This challenge is particularly predominant in biomedical research where understanding of the underlying decision making mechanism is essential for insuring safety and gaining new knowledge. RESULTS: In this article, we proposed a novel computational framework, Systems Metabolomics using Interpretable Learning and Evolution (SMILE), for supervised metabolomics data analysis. Our methodology uses an evolutionary algorithm to learn interpretable predictive models and to identify the most influential metabolites and their interactions in association with disease. Moreover, we have developed a web application with a graphical user interface that can be used for easy analysis, interpretation and visualization of the results. Performance of the method and utilization of the web interface is shown using metabolomics data for Alzheimer's disease. CONCLUSIONS: SMILE was able to identify several influential metabolites on AD and to provide interpretable predictive models that can be further used for a better understanding of the metabolic background of AD. SMILE addresses the emerging issue of interpretability and explainability in machine learning, and contributes to more transparent and powerful applications of machine learning in bioinformatics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».