Pushing the Limits of Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) with Deep Learning: Identification of Multiple Species with Closely Related Molecular Structures
Notice bibliographique
Résumé
Raman spectroscopy is a non-destructive and label-free molecular identification technique capable of producing highly specific spectra with various bands correlated to molecular structure. Moreover, the enhanced detection sensitivity offered by surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) allows analyzing mixtures of related chemical species in a relatively short measurement time. Combining SERS with deep learning algorithms allows in some cases to increase detection and classification capabilities even further. The present study evaluates the potential of applying deep learning algorithms to SERS spectroscopy to differentiate and classify different species of bile acids, a large family of molecules with low Raman cross sections and molecular structures that often differ by a single hydroxyl group. Moreover, the study of these molecules is of interest for the medical community since they have distinct pathological roles and are currently viewed as potential markers of gut microbiome imbalances. A convolutional neural network model was developed and used to classify SERS spectra from five bile acid species. The model succeeded in identifying the five analytes despite very similar molecular structures and was found to be reliable even at low analyte concentrations.
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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 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».