Inferring phenotypes from genotypes with machine learning : an application to the global problem of antibiotic resistance
Bibliographic record
Abstract
La compréhension du lien entre les caractéristiques génomiques d'un individu, le génotype, et son état biologique, le phénotype, est un élément essentiel au développement d'une médecine personnalisée où les traitements sont adaptés à chacun.Elle permet notamment d'anticiper des maladies, d'estimer la réponse à des traitements et même d'identifier de nouvelles cibles pharmaceutiques.L'apprentissage automatique est une science visant à développer des algorithmes capables d'apprendre à partir d'exemples.Ces algorithmes peuvent être utilisés pour produire des modèles qui estiment des phénotypes à partir de génotypes, lesquels peuvent ensuite être étudiés pour élucider les mécanismes biologiques sous-jacents aux phénotypes.Toutefois, l'utilisation d'algorithmes d'apprentissage dans ce contexte pose d'importants défis algorithmiques et théoriques.La haute dimensionnalité des données génomiques et la petite taille des échantillons de données peuvent mener au surapprentissage; le volume des données requiert des algorithmes adaptés qui limitent leur utilisation des ressources computationnelles; et finalement, les modèles obtenus doivent pouvoir être interprétés par des experts du domaine, ce qui n'est pas toujours possible.Cette thèse présente des algorithmes d'apprentissage produisant des modèles interprétables pour la prédiction de phénotypes à partir de génotypes.En premier lieu, nous explorons la prédiction de phénotypes discrets à l'aide d'algorithmes à base de règles.Nous proposons de nouvelles implémentations hautement optimisées et des garanties de généralisation adaptées aux données génomiques.En second lieu, nous nous intéressons à un problème plus théorique, soit la régression par intervalles, et nous proposons deux nouveaux algorithmes d'apprentissage, dont un à base de règles.Finalement, nous montrons que ce type de régression peut être utilisé pour prédire des phénotypes continus et que ceci mène à des modèles plus précis que ceux des méthodes conventionnelles en présence de données censurées ou bruitées.Le thème applicatif de cette thèse est la prédiction de la résistance aux antibiotiques, un problème de santé publique d'envergure mondiale.Nous démontrons que nos algorithmes peuvent servir à prédire, de façon très précise, des phénotypes de résistance, tout en contribuant à en améliorer la compréhension.Ultimement, nos algorithmes pourront servir au développement d'outils permettant une meilleure utilisation des antibiotiques et un meilleur suivi épidémiologique, un élément clé de la solution à ce problème.
Fetched live from OpenAlex and de-inverted. Abstracts are not stored in this database: the inverted indexes are 8.6 GB of the frame’s 9.3 GB of text, and the host has 13 GB free.
How this classification was reachedexpand
Full frame machine prediction
Teacher imitationNot calibrated prevalence, not ground truth. Human validation pending. The Gemma side is a direct model label for every work in the frame, read from the title-only record. The Codex side is a classifier learned from the 10,348 direct Codex labels and calibrated to design-weighted sample rates; fields without enough sample support carry no Codex call. Candidate is the union of the two sides; consensus is their intersection. These outputs are machine_predicted_unvalidated and are not human labels.
Distilled classifier scores by category (both heads)
| Category | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Metaresearch | 0.003 | 0.009 |
| Meta-epidemiology (narrow) | 0.001 | 0.000 |
| Meta-epidemiology (broad) | 0.001 | 0.001 |
| Bibliometrics | 0.002 | 0.002 |
| Science and technology studies | 0.001 | 0.001 |
| Scholarly communication | 0.001 | 0.001 |
| Open science | 0.001 | 0.001 |
| Research integrity | 0.002 | 0.002 |
| Insufficient payload (model declined to judge) | 0.002 | 0.000 |
Machine scores (provisional)
The two teacher heads of the student model, read on this work. A score orders the frame for review; it never asserts a category, and the validation status ships verbatim with every row.
Baseline scores from an immature model (maturity gate not passed, 7 training rounds). Scores rank; they never assert a category.
score_only:v0-immature-baseline · verbatim from the scoring run: score_only means the number may rank works, and no category label ships from itClassification
machine, unvalidatedMachine predicted; a candidate call from one source (direct Gemma or distilled Codex), not a consensus.
How this classification was reached, model by model and score by score, is at the end of the page under "How this classification was reached".