We apply machine learning methods to predict chemical hazards focusing on fish acute toxicity across taxa. We analyze the relevance of taxonomy and experimental setup, and show that taking them into account can lead to considerable improvements in the classification performance. We quantify the gain obtained by introducing the taxonomic and experimental information, compared to classifying based on chemical information alone. We use our approach with standard machine learning models (K-nearest neighbors, random forests and deep neural networks), as well as the recently proposed Read-Across Structure Activity Relationship (RASAR) models, which were very successful in predicting chemical hazards to mammals based on chemical similarity. We are able to obtain accuracies of over 0.93 on datasets where, due to noise in the data, the maximum achievable accuracy is expected to be below 0.95, which results in an effective accuracy of 0.98. The best performances are obtained by random forests and RASAR models. We analyze metrics to compare our results with animal test reproducibility, and despite most of our models 'outperform animal test reproducibility' as measured through recently proposed metrics, we show that the comparison between machine learning performance and animal test reproducibility should be addressed with particular care. While we focus on fish mortality, our approach, provided that the right data is available, is valid for any combination of chemicals, effects and taxa.


翻译:我们采用机器学习方法,预测化学危害,重点针对不同分类群的鱼类急性毒性。我们分析了分类学和实验设置的相关性,并表明,考虑到这些分类学和实验设置的相关性,可以大大改进分类性能。我们量化通过采用分类和实验信息而获得的收益,而仅根据化学信息进行分类。我们采用标准机学习模型(K-近邻、随机森林和深神经网络)以及最近提出的阅读-跨结构活动关系模型(RASAR),这些模型在预测哺乳动物的化学危害方面非常成功。我们能够在数据集上获得0.93的精度,由于数据中的噪音,预期最高可实现的精确度将低于0.95,结果有效精确度为0.98。随机森林和RASAR模型提供了最佳的性能。我们分析了测量我们的结果与动物测试的可复制性比较度,尽管我们的大多数模型“根据最近提出的指标测量,对哺乳动物的化学危害进行了不精确性测试”。我们能够取得0.93的精度,因为由于数据的噪音,因此,我们的数据与鱼类的精确性、对死亡率的测量效果进行了比较,我们提供了有效的研究。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习(Machine Learning)是一个研究计算学习方法的国际论坛。该杂志发表文章,报告广泛的学习方法应用于各种学习问题的实质性结果。该杂志的特色论文描述研究的问题和方法,应用研究和研究方法的问题。有关学习问题或方法的论文通过实证研究、理论分析或与心理现象的比较提供了坚实的支持。应用论文展示了如何应用学习方法来解决重要的应用问题。研究方法论文改进了机器学习的研究方法。所有的论文都以其他研究人员可以验证或复制的方式描述了支持证据。论文还详细说明了学习的组成部分,并讨论了关于知识表示和性能任务的假设。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ml/
【UBC】高级机器学习课程,Advanced Machine Learning
专知会员服务
24+阅读 · 2021年1月26日
【电子书】机器学习实战(Machine Learning in Action),附PDF
专知会员服务
126+阅读 · 2019年11月25日
吴恩达新书《Machine Learning Yearning》完整中文版
专知会员服务
145+阅读 · 2019年10月27日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
动物脑的好奇心和强化学习的好奇心
CreateAMind
10+阅读 · 2019年1月26日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
已删除
将门创投
4+阅读 · 2018年6月4日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Machine Learning:十大机器学习算法
开源中国
20+阅读 · 2018年3月1日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
9+阅读 · 2017年11月25日
Andrew NG的新书《Machine Learning Yearning》
我爱机器学习
11+阅读 · 2016年12月7日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
Financial Time Series Representation Learning
Arxiv
10+阅读 · 2020年3月27日
VIP会员
相关VIP内容
【UBC】高级机器学习课程,Advanced Machine Learning
专知会员服务
24+阅读 · 2021年1月26日
【电子书】机器学习实战(Machine Learning in Action),附PDF
专知会员服务
126+阅读 · 2019年11月25日
吴恩达新书《Machine Learning Yearning》完整中文版
专知会员服务
145+阅读 · 2019年10月27日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
动物脑的好奇心和强化学习的好奇心
CreateAMind
10+阅读 · 2019年1月26日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
已删除
将门创投
4+阅读 · 2018年6月4日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Machine Learning:十大机器学习算法
开源中国
20+阅读 · 2018年3月1日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
9+阅读 · 2017年11月25日
Andrew NG的新书《Machine Learning Yearning》
我爱机器学习
11+阅读 · 2016年12月7日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员