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Enregistrement W4387333835 · doi:10.26434/chemrxiv-2023-s5qnw

Anubis: Bayesian optimization with unknown feasibility constraints for scientific experimentation

2023· preprint· en· W4387333835 sur OpenAlexaff
Riley J. Hickman, Matteo Aldeghi, Alán Aspuru‐Guzik

Notice bibliographique

RevueChemRxiv · 2023
Typepreprint
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueMachine Learning in Materials Science
Établissements canadiensVector InstituteUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésBayesian optimizationComputer scienceBenchmarkingBenchmark (surveying)A priori and a posterioriOptimization problemMathematical optimizationFlexibility (engineering)Bayesian probabilityGaussian processMachine learningArtificial intelligenceGaussianAlgorithmMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Model-based optimization strategies, such as Bayesian optimization (BO), have been deployed across the natural sciences in design and discovery campaigns due to their sample efficiency and flexibility. The combination of such strategies with automated laboratory equipment and/or high-performance computing in a suggest-make-measure closed-loop constitutes a self-driving laboratory (SDL), which have been endorsed as a next-generation technology for autonomous scientific experimentation. Despite the promise of early SDL prototypes, a lack of flexible experiment planning algorithms prevents certain prevalent optimization problem types from being addressed. For instance, many experiment planning algorithms are unable to intelligently deal with failed measurements resulting from a priori unknown constraints on the parameter space. Such constraint functions are pervasive in chemistry and materials science research, stemming from unexpected equipment failures, failed/abandoned syntheses, or unstable molecules or materials. In this work, we provide a comprehensive discussion and benchmark of BO strategies to deal with a priori unknown constraints, characterized by learning the constraint function on-the-fly using a variational Gaussian process classifier and combining its predictions with the typical BO regression surrogate to parameterize feasibility-aware acquisition functions. These acquisition functions balance sampling parameter space regions deemed to be promising in terms of optimization objectives with avoidance of regions predicted to be infeasible. In addition to benchmarking feasibility-aware acquisition functions on analytic optimization benchmark surfaces, we conduct two realistic optimization benchmarks derived from previously reported studies: inverse design of hybrid organic-inorganic halide perovskite materials with unknown stability constraints, and the design of BCR-Abl kinase inhibitors with unknown synthetic accessibility constraints. We deliver intuitive recommendations to readers on which strategies work best for various scenarios. Overall, this work contributes to advancing the practicality and efficiency of autonomous experimentation in SDLs. All strategies introduced in this work are implemented as part of the open-source Atlas Python library.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,010
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,020

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,010
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0020,003
Intégrité de la recherche0,0020,003
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0060,001

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.

Tête enseignante Opus0,056
Tête enseignante GPT0,332
Écart entre enseignants0,276 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations10
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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