Feature selection is essential in the analysis of molecular systems and many other fields, but several uncertainties remain: What is the optimal number of features for a simplified, interpretable model that retains essential information? How should features with different units be aligned, and how should their relative importance be weighted? Here, we introduce the Differentiable Information Imbalance (DII), an automated method to rank information content between sets of features. Using distances in a ground truth feature space, DII identifies a low-dimensional subset of features that best preserves these relationships. Each feature is scaled by a weight, which is optimized by minimizing the DII through gradient descent. This allows simultaneously performing unit alignment and relative importance scaling, while preserving interpretability. DII can also produce sparse solutions and determine the optimal size of the reduced feature space. We demonstrate the usefulness of this approach on two benchmark molecular problems: (1) identifying collective variables that describe conformations of a biomolecule, and (2) selecting features for training a machine-learning force field. These results show the potential of DII in addressing feature selection challenges and optimizing dimensionality in various applications. The method is available in the Python library DADApy.


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特征选择( Feature Selection )也称特征子集选择( Feature Subset Selection , FSS ),或属性选择( Attribute Selection )。是指从已有的M个特征(Feature)中选择N个特征使得系统的特定指标最优化,是从原始特征中选择出一些最有效特征以降低数据集维度的过程,是提高学习算法性能的一个重要手段,也是模式识别中关键的数据预处理步骤。对于一个学习算法来说,好的学习样本是训练模型的关键。
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