Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК) для задач биомедицины

Григорян Илья Валентинович� Антюфриева Любовь Александровна�Сыбачин Андрей Владимирович

Курс: «Нейронные сети и их применение в научных исследованиях»

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

-

-

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

Области применения ИПЭК

pH, I, …

+

-

-

pH, I, …

+

-

-

+

+

+

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Данные

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

Pigareva V.A., Bol’shakova A.V., Marina V.I., Sybachin A.V., Water-Soluble Interpolyelectrolyte Complex Based on Poly(diallyldimethylammonium chloride) and Sodium Polyacrylate as a Component for Creating Stable Biocidal Coatings // Colloid Journal, Vo.85, N.3, p.441, 2023

Izumrudov, V.A. and Sybachin, A.V., Phase separation in solutions of polyelectrolyte complexes: The decisive effect of a host polyion, Polym. Sci., Ser. A, 2006, vol. 48, no. 10, p. 1098

__

Данные

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

Физико-химические свойства

Молекулярные дескрипторы

Специфическое численное представление (polyBERT, GN…)

+

Внешние факторы

+

Особые�свойства

[

]_n

__

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

ML – классические методы машинного обучения

DL – Transfer Learning с собственной архитектурой

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

ML-подход

PCA

Features

СatBoostRegression

SHAP, LIME, ICE

Features

R² ≥ 0.8

Change�descriptors

No

Yes

Cross-validation

Feature importance

R² = 0.90

DL-архитектура 1.0

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

физико-химические�свойства ИПЭК

ИПЭК

мономер PA

. . .

. . .

. . .

n

. . .

. . .

. . .

2n

. . .

. . .

. . .

m

. . .

. . .

. . .

m

. . .

. . .

. . .

k

. . .

. . .

. . .

2m

. . .

. . .

. . .

n

polyBERT

FCNN

FCNN

FCNN

​

TARGET

​

R² = 0.71

мономер PC

ИПЭК

DL-архитектура 2.1

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

мономер PA

. . .

. . .

. . .

n

. . .

. . .

. . .

2n

. . .

. . .

. . .

m

. . .

. . .

. . .

2m+d

. . .

. . .

. . .

n

мономер PC

polyBERT

FCNN

R² = 0.83

polyBERT

. . .

. . .

. . .

k

свойства

мономера

. . .

. . .

. . .

n

. . .

. . .

. . .

k

свойства

мономера

. . .

. . .

. . .

n

. . .

. . .

. . .

2n

. . .

. . .

. . .

m

. . .

. . .

. . .

d

свойства

среды

​

TARGET

​

FCNN

FCNN

ИПЭК

DL-архитектура 2.2

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

мономер PA

. . .

. . .

. . .

n

. . .

. . .

. . .

2n

. . .

. . .

. . .

m

. . .

. . .

. . .

2m+d

. . .

. . .

. . .

n

мономер PC

polyBERT

FCNN

R² = 0.87

polyBERT

. . .

. . .

. . .

k

. . .

. . .

. . .

d

свойства

мономера

свойства

среды

. . .

. . .

. . .

n

. . .

. . .

. . .

k

. . .

. . .

. . .

d

свойства

мономера

свойства

среды

. . .

. . .

. . .

n

. . .

. . .

. . .

2n

. . .

. . .

. . .

m

. . .

. . .

. . .

d

свойства

среды

​

TARGET

​

FCNN

FCNN

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

Метрики

Результаты

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

Результаты

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

Обзор существующих решений

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

Обзор существующих решений

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

Журналы

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины

Список журналов:

​

1. Journal of Chemical Physics

2. Chemical Communication

3. Journal of Materials Chemistry

​

и другие

designed by anechkooo

• Первая в мире модель предсказания водорастворимости ИПЭК

​

• Универсальный алгоритм работы с многокомпонентными полимерными системами

​

• Решение задачи подбора полимерных составляющих для получения устойчивого�ИПЭК при фиксированных внешних условиях

​

• Получение модели, пригодной для дальнейшей модификации с учётом специфики задачи применения полиэлектролитов

​

• Определение ключевых параметров, влияющих на фазовую устойчивость ИПЭК

​

• Опубликован уникальный датасет

Результаты и заключение

Модель предсказания области существования водорастворимых интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК)

для задач биомедицины