Exploring the Knowledge Attained by Machine Learning on Ion Transport across Polyamide Membranes Using Explainable Artificial Intelligence

可解释性 纳滤 聚酰胺 反渗透 人工智能 化学 计算机科学 生化工程 机器学习 工程类 有机化学 生物化学
作者
Nohyeong Jeong,Razi Epsztein,Ruoyu Wang,Shinyun Park,Shihong Lin,Tiezheng Tong
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:57 (46): 17851-17862 被引量:48
标识
DOI:10.1021/acs.est.2c08384
摘要

Recent studies have increasingly applied machine learning (ML) to aid in performance and material design associated with membrane separation. However, whether the knowledge attained by ML with a limited number of available data is enough to capture and validate the fundamental principles of membrane science remains elusive. Herein, we applied explainable artificial intelligence (XAI) to thoroughly investigate the knowledge learned by ML on the mechanisms of ion transport across polyamide reverse osmosis (RO) and nanofiltration (NF) membranes by leveraging 1,585 data from 26 membrane types. The Shapley additive explanation method based on cooperative game theory was used to unveil the influences of various ion and membrane properties on the model predictions. XAI shows that the ML can capture the important roles of size exclusion and electrostatic interaction in regulating membrane separation properly. XAI also identifies that the mechanisms governing ion transport possess different relative importance to cation and anion rejections during RO and NF filtration. Overall, we provide a framework to evaluate the knowledge underlying the ML model prediction and demonstrate that ML is able to learn fundamental mechanisms of ion transport across polyamide membranes, highlighting the importance of elucidating model interpretability for more reliable and explainable ML applications to membrane selection and design.
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
兜有米完成签到 ,获得积分10
刚刚
怡然的铅笔完成签到 ,获得积分10
刚刚
刚刚
123发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
LY发布了新的文献求助10
2秒前
利妥昔单抗n完成签到,获得积分10
2秒前
yolo完成签到,获得积分10
2秒前
蛋肠加蛋发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
joker发布了新的文献求助10
4秒前
今后应助Zj采纳,获得10
5秒前
XiaonanTang完成签到 ,获得积分10
7秒前
小SU哥完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
10秒前
crane完成签到,获得积分10
11秒前
SHUNLI0205完成签到,获得积分10
12秒前
YAYING完成签到 ,获得积分10
13秒前
lee发布了新的文献求助10
14秒前
乐乐应助Fighting采纳,获得10
17秒前
宁灭龙完成签到,获得积分10
19秒前
行走的绅士完成签到,获得积分10
19秒前
缥缈白翠完成签到,获得积分10
19秒前
晴枫3648完成签到,获得积分10
20秒前
xuyang完成签到,获得积分10
21秒前
阿达完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
大苏子哥哥完成签到,获得积分10
25秒前
雪山飞龙发布了新的文献求助10
26秒前
Survive完成签到,获得积分0
27秒前
Yonckham完成签到,获得积分10
29秒前
可爱的函函应助polystyrene采纳,获得10
29秒前
logonod发布了新的文献求助10
29秒前
老实的清炎完成签到,获得积分10
30秒前
how完成签到 ,获得积分10
30秒前
meng完成签到,获得积分10
30秒前
晚晚完成签到,获得积分10
30秒前
光亮青柏发布了新的文献求助10
30秒前
31秒前
高分求助中
Psychopathic Traits and Quality of Prison Life 1000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 660
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6451376
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8263329
关于积分的说明 17607439
捐赠科研通 5516185
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2903669
邀请新用户注册赠送积分活动 1880634
关于科研通互助平台的介绍 1722651