Multi-fidelity prediction of molecular optical peaks with deep learning
Notice bibliographique
Résumé
and statistical methods have been developed for their prediction, each with a trade-off between accuracy, generality, and cost. Existing theoretical methods such as time-dependent density functional theory (TD-DFT) are generalizable across chemical space because of their robust physics-based foundations but still exhibit random and systematic errors with respect to experiment despite their high computational cost. Statistical methods can achieve high accuracy at a lower cost, but data sparsity and unoptimized molecule and solvent representations often limit their ability to generalize. Here, we utilize directed message passing neural networks (D-MPNNs) to represent both dye molecules and solvents for predictions of molecular absorption peaks in solution. Additionally, we demonstrate a multi-fidelity approach based on an auxiliary model trained on over 28 000 TD-DFT calculations that further improves accuracy and generalizability, as shown through rigorous splitting strategies. Combining several openly-available experimental datasets, we benchmark these methods against a state-of-the-art regression tree algorithm and compare the D-MPNN solvent representation to several alternatives. Finally, we explore the interpretability of the learned representations using dimensionality reduction and evaluate the use of ensemble variance as an estimator of the epistemic uncertainty in our predictions of molecular peak absorption in solution. The prediction methods proposed herein can be integrated with active learning, generative modeling, and experimental workflows to enable the more rapid design of molecules with targeted optical properties.
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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 | 0,002 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| 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 ».