Active learning of molecular data for task-specific objectives

计算机科学 任务(项目管理) 机器学习 聚类分析 数据挖掘 采样(信号处理) 噪音(视频) 人工智能 代表(政治) 政治 滤波器(信号处理) 图像(数学) 政治学 经济 管理 法学 计算机视觉
作者
Kunal Ghosh,Milica Todorović,Aki Vehtari,Patrick Rinke
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:162 (1) 被引量:2
标识
DOI:10.1063/5.0229834
摘要

Active learning (AL) has shown promise to be a particularly data-efficient machine learning approach. Yet, its performance depends on the application, and it is not clear when AL practitioners can expect computational savings. Here, we carry out a systematic AL performance assessment for three diverse molecular datasets and two common scientific tasks: compiling compact, informative datasets and targeted molecular searches. We implemented AL with Gaussian processes (GP) and used the many-body tensor as molecular representation. For the first task, we tested different data acquisition strategies, batch sizes, and GP noise settings. AL was insensitive to the acquisition batch size, and we observed the best AL performance for the acquisition strategy that combines uncertainty reduction with clustering to promote diversity. However, for optimal GP noise settings, AL did not outperform the randomized selection of data points. Conversely, for targeted searches, AL outperformed random sampling and achieved data savings of up to 64%. Our analysis provides insight into this task-specific performance difference in terms of target distributions and data collection strategies. We established that the performance of AL depends on the relative distribution of the target molecules in comparison to the total dataset distribution, with the largest computational savings achieved when their overlap is minimal.

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