Reliability-Aware Deep Learning Framework for Chemical Genotoxicity Prediction with Uncertainty Quantification

深度学习 人工智能 不确定度量化 计算机科学 机器学习 遗传毒性 标准不确定度 不确定度分析 数据挖掘 测量不确定度 模式识别(心理学) 训练集 人工神经网络 深层神经网络 校准 大数据
作者
Seul Lee,Taehyeon Kim,Jaeoh Kim,Keunhong Jeong
出处
期刊:Journal of Chemical Information and Modeling [American Chemical Society]
卷期号:66 (11): 6350-6360
标识
DOI:10.1021/acs.jcim.6c00885
摘要

Genotoxicity assessment is crucial for drug development and chemical safety evaluation. However, traditional experimental approaches are time-consuming, resource-intensive, and raise ethical concerns related to animal testing. Although computational models offer efficient alternatives, most existing approaches treat all data points equally, disregarding the heterogeneous quality of public database records and rarely addressing predictive uncertainty. We present a reliability-aware framework for genotoxicity prediction using a curated data set of 8,389 compounds annotated with experimental reliability tiers reflecting protocol quality, reproducibility, and review status. A two-step hierarchical learning strategy is employed. First, a message-passing neural network trained on high- and medium-reliability data is used to evaluate low-reliability samples and assign adaptive weights. These weights are then incorporated into conventional machine learning models, including random forest, support vector machine (SVM), and logistic regression, using molecular fingerprints. To address predictive uncertainty, we integrate conformal prediction, which provides distribution-free, finite-sample coverage guarantees for individual predictions. Random forest and RBF-kernel SVM achieved AUC values of 0.8613 and 0.8582, respectively, with Brier scores of 0.1523 and 0.1530. Conformal prediction attained 90.7% empirical coverage at α = 0.1 and identified 35.8% of test compounds as ambiguous. By incorporating data reliability and uncertainty quantification, the proposed framework provides a more transparent and uncertainty-aware approach.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
maomi发布了新的文献求助10
刚刚
clio完成签到,获得积分10
1秒前
星辰大海的应助被虚心碧采纳,获得10
2秒前
嘟嘟完成签到,获得积分20
3秒前
飞飞完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
zsj发布了新的文献求助10
5秒前
Ryin发布了新的文献求助10
5秒前
魏伯安发布了新的文献求助10
6秒前
小二郎的应助被无昂王采纳,获得10
8秒前
科研通AI2S的应助被澳bobo采纳,获得10
9秒前
10秒前
10秒前
张浩发布了新的文献求助10
10秒前
ttt发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
kai完成签到,获得积分10
15秒前
111发布了新的文献求助10
15秒前
17秒前
科研通AI6.2的应助被W-博艺采纳,获得30
17秒前
19秒前
星辰大海的应助被ttt采纳,获得10
19秒前
20秒前
Criminology34的应助被dick_zhang采纳,获得30
21秒前
21秒前
23秒前
SciGPT的应助被jun采纳,获得10
23秒前
hhh关闭了hhh的文献求助
23秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
23秒前
potatoo1984完成签到,获得积分10
24秒前
虚心碧发布了新的文献求助10
25秒前
澳bobo发布了新的文献求助10
26秒前
26秒前
飞飞发布了新的文献求助10
27秒前
隐形曼青的应助被荔枝采纳,获得10
27秒前
W-博艺完成签到,获得积分10
28秒前
saflgf完成签到,获得积分10
28秒前
29秒前
椰子片完成签到 ,获得积分10
29秒前
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Computational Chemical Reaction Engineering: Modeling, Simulation, and Design with MATLAB 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
A Will for the Machine: Computerization, Automation, and the Arts in South Africa 400
Decentring Leadership 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7809249
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9341509
关于积分的说明 20507118
捐赠科研通 7401767
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3329039
关于科研通互助平台的介绍 2475826
邀请新用户注册赠送积分活动 2347610