Comparative Analysis of Reinforcement Learning Algorithms for Finding Reaction Pathways: Insights from a Large Benchmark Data Set
Notice bibliographique
Résumé
The identification of kinetically feasible reaction pathways that connect a reactant to its product, including numerous intermediates and transition states, is crucial for predicting chemical reactions and elucidating reaction mechanisms. However, as molecular systems become increasingly complex or larger, the number of local minimum structures and transition states grows, which makes this task challenging, even with advanced computational approaches. We introduced a reinforcement learning algorithm to efficiently identify a kinetically feasible reaction pathway between a given local minimum structure for the reactant and a given one for the product, starting from the reactant. The performance of the algorithm was validated using a benchmark data set of large-scale chemical reaction path networks. Several search policies were proposed, using metrics based on energetic or structural similarity to the product's goal structure, for each local minimum structure candidate found during the search. The performances of baseline greedy, random, and uniform search policies varied substantially depending on the system. In contrast, exploration-exploitation balanced policies such as Thompson sampling, probability of improvement, and expected improvement consistently demonstrated stable and high performance. Furthermore, we characterized the search mechanisms that depend on different policies in detail. This study also addressed potential avenues for further research, such as hierarchical reinforcement learning and multiobjective optimization, which could deepen the problem setting explored in this study.
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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 | 0,006 | 0,016 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».