Towards Generalizable <i>In Silico</i> Predictions of Differential Ion Mobility Using Machine Learning and Customized Fingerprint Engineering
Notice bibliographique
Résumé
Differential mobility spectrometry (DMS), a tool for separating chemically similar species (including isomers), is readily coupled to mass spectrometry to improve selectivity in analytical workflows. DMS dispersion curves, which describe the dynamic mobility experienced by an ion in a gaseous environment, show the maximum ion transmission for an analyte through the DMS instrument as a function of the separation voltage (SV) and compensation voltage (CV) conditions. To date, there exists no fast, general prediction tool for the dispersion behavior of ions. Here, we demonstrate a machine learning (ML) model that achieves generalized dispersion prediction using an in silico feature addition pipeline. We employ a data set containing 1141 dispersion curve measurements of anions and cations recorded in pure N 2 environments and in N 2 environments doped with 1.5% methanol (MeOH). Our feature addition pipeline can compute 1591 RDKit and Mordred descriptors using only SMILES codes, which are then normalized to sampled molecular distributions ( n = 100 000) using cumulative density functions (CDFs). This tool can be thought of as a “learned” feature fingerprint generation pipeline, which could be applied to almost any molecular (bio)cheminformatics tasks. Our best performing model, which for the first time considers solvent-modified environments, has a mean absolute error (MAE) of 2.1 ± 0.2 V for dispersion curve prediction, a significant improvement over the previous state-of-the-art work. We use explainability techniques ( e.g., SHAP analysis) to show that this feature addition pipeline is a semideterministic process for feature sets, and we discuss “best practices” to understand feature sets and maximize model performance. We expect that this tool could be used for prescreening to accelerate or even automate the use of DMS in complex analytical workflows ( e.g., 2D LC×DMS separation) and perform automated identification of transmission windows and increase the “self-driving” potential of the instrument. We make our models available as a free and accessible tool at https://github.com/HopkinsLaboratory/DispersionCurveGUI .
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 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 | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,001 |
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.
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 ».