Leveraging our Teacher’s Experience to Improve Machine Learning: Application to pKa Prediction
Notice bibliographique
Résumé
Machine learning (ML) is gaining momentum in chemistry for the prediction of various molecular properties. However, these models are often trained on relatively scarce, sometimes low-quality data, resulting in what we describe as memorization (rather than learning) and poorly generalizable models. Aiming to revisit the way ML is practiced in chemistry, our strategy involves imparting chemistry knowledge to ML algorithms. Teachers teach chemistry with different levels of complexity in high school and graduate studies. This is due to fundamental principles being a prerequisite to understanding more advanced concepts. We posit that teaching fundamental principles to machines to predict properties, analogous to the way we teach students, will provide more accurate models. Thus, we propose to start from fundamental principles (e.g., electronegativity and inductive effect, conjugation, aromaticity) taught to students to allow them to predict properties (e.g., pKa) and provide these principles to machines to guide them to predict more advanced, yet related, properties. Based on this teaching-based approach, we developed a pKa predictor that outperforms other state-of-the-art predictors. The ML models presented herein leverage the chemists’ knowledge and qualitative principles to quantify and predict chemical properties with high performance.
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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 | 0,001 | 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 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,003 |
| 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 ».