論文の概要: Active learning of digenic functions with boolean matrix logic programming
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.14487v3
- Date: Wed, 13 Nov 2024 10:09:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-14 19:25:13.197980
- Title: Active learning of digenic functions with boolean matrix logic programming
- Title（参考訳）: ブール行列論理プログラミングによる二元関数の能動的学習
- Authors: Lun Ai, Stephen H. Muggleton, Shi-shun Liang, Geoff S. Baldwin,
- Abstract要約: 我々は、細胞工学の促進と生物学的発見を促進するために、論理ベースの機械学習技術を適用した。
ゲノムスケールの代謝ネットワークモデルの中で複雑な遺伝的相互作用を学ぶ。
新しいシステム、BMLP_active$は、情報的実験を導くことによってゲノム仮説空間を効率的に探索する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.762323642506732
- License:
- Abstract: We apply logic-based machine learning techniques to facilitate cellular engineering and drive biological discovery, based on comprehensive databases of metabolic processes called genome-scale metabolic network models (GEMs). Predicted host behaviours are not always correctly described by GEMs. Learning the intricate genetic interactions within GEMs presents computational and empirical challenges. To address these, we describe a novel approach called Boolean Matrix Logic Programming (BMLP) by leveraging boolean matrices to evaluate large logic programs. We introduce a new system, $BMLP_{active}$, which efficiently explores the genomic hypothesis space by guiding informative experimentation through active learning. In contrast to sub-symbolic methods, $BMLP_{active}$ encodes a state-of-the-art GEM of a widely accepted bacterial host in an interpretable and logical representation using datalog logic programs. Notably, $BMLP_{active}$ can successfully learn the interaction between a gene pair with fewer training examples than random experimentation, overcoming the increase in experimental design space. $BMLP_{active}$ enables rapid optimisation of metabolic models and offers a realistic approach to a self-driving lab for microbial engineering.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,ゲノムスケールメタボリック・ネットワーク・モデル (GEMs) と呼ばれる,代謝過程の包括的データベースに基づく,細胞工学の促進と生物学的発見の促進を目的として,論理ベースの機械学習技術を適用した。
予測されたホストの振る舞いは、常にGEMによって正しく記述されるわけではない。
GEM内の複雑な遺伝的相互作用の学習は、計算的および経験的課題を提示する。
これらの問題に対処するために,ブール行列を利用して大規模論理プログラムを評価する,Boolean Matrix Logic Programming (BMLP) と呼ばれる新しい手法について述べる。
能動的学習を通じて情報的実験を導くことにより,ゲノム仮説空間を効率的に探索するシステム「BMLP_{active}$」を導入する。
サブシンボリックな方法とは対照的に、$BMLP_{active}$は、データログ論理プログラムを用いて解釈可能で論理的な表現で広く受け入れられている細菌ホストの最先端のGEMを符号化する。
特に、$BMLP_{active}$は、ランダムな実験よりも訓練例が少ない遺伝子ペア間の相互作用をうまく学習することができ、実験的な設計空間の増加を克服することができる。
$BMLP_{active}$は代謝モデルの迅速な最適化を可能にし、微生物工学のための自動運転ラボに現実的なアプローチを提供する。
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