Beyond benchmarking and towards predictive models of dataset-specific single-cell RNA-seq pipeline performance
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background The advent of single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq) has driven significant computational methods development for all steps in the scRNA-seq data analysis pipeline, including filtering, normalization, and clustering. The large number of methods and their resulting parameter combinations has created a combinatorial set of possible pipelines to analyze scRNA-seq data, which leads to the obvious question: which is best? Several benchmarking studies compare methods but frequently find variable performance depending on dataset and pipeline characteristics. Alternatively, the large number of scRNA-seq datasets along with advances in supervised machine learning raise a tantalizing possibility: could the optimal pipeline be predicted for a given dataset? Results Here, we begin to answer this question by applying 288 scRNA-seq analysis pipelines to 86 datasets and quantifying pipeline success via a range of measures evaluating cluster purity and biological plausibility. We build supervised machine learning models to predict pipeline success given a range of dataset and pipeline characteristics. We find that prediction performance is significantly better than random and that in many cases pipelines predicted to perform well provide clustering outputs similar to expert-annotated cell type labels. We identify characteristics of datasets that correlate with strong prediction performance that could guide when such prediction models may be useful. Conclusions Supervised machine learning models have utility for recommending analysis pipelines and therefore the potential to alleviate the burden of choosing from the near-infinite number of possibilities. Different aspects of datasets influence the predictive performance of such models which will further guide users.
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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 | 0,019 | 0,045 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,003 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».