【摘要】 科学指南针材料机器学习课程面向催化、材料、化学、能源和环境领域科研人员,覆盖多源数据合并、小样本验证、特征与标签定义、CSV建模、模型解释、主动学习和催化候选筛选,适合已有科研数据但缺少建模流程的用户。​

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三天材料机器学习线下实战课结束后,我们整理了学员在实操中反复遇到的问题:多源数据怎么合并?小样本模型怎样验证?模型结果如何指导下一轮实验?

这次文章从课程中提炼出4点干货,供大家检查自己的建模流程。

如果你想进一步了解机器学习如何用于催化课题,7月23日(周四)19:00,我们将带来免费直播「机器学习在催化材料研究中的应用与实战」,现场演示从CSV数据到模型

欢迎扫码咨询预约~

 

01多源数据合并,先处理“条件差异”

文献、实验、DFT计算和公开数据库可以共同扩展材料搜索空间,但不能直接拼进同一张表。合并前要保留数据来源、制备条件、测试方法和计算参数,先判断不同数据是否处于可比较的尺度和条件下。

数据清洗、单位换算和特征转换也要保留处理记录。这样新增实验结果才能持续回填,模型结论也能追溯到原始数据。

 

02小样本评估,要看结果是否稳定

一次随机划分得到的高分,不能代表模型可靠。同批次、同体系或高度相似的样本,应采用分组划分;按时间积累的数据,更适合使用时序划分,避免相近样本同时出现在训练集和测试集中。

小样本还应通过重复交叉验证观察结果波动,并结合独立测试、不确定性和置信区间判断模型的泛化能力,而不是只展示表现最好的一次结果。

 

03用主动学习选择下一批实验

主动学习和贝叶斯优化会同时利用模型的预测值与不确定性:既关注预测性能较高的候选,也选择模型暂时没有把握、但可能带来更多信息的样本。

新实验得到真实结果后,再将数据回填模型并继续迭代。当活性、选择性、稳定性、成本和可合成性等目标相互冲突时,可以通过多目标优化和帕累托前沿寻找更合理的平衡方案。

 

04复现代码,先锁定运行环境

优先选择同时提供论文、GitHub仓库和依赖说明的项目。先按照原始数据与环境完整跑通,再逐步替换自己的数据和特征,不要一开始就大幅修改代码。

如果结果无法复现,应先检查依赖版本、文件路径、数据格式和随机种子,再考虑模型本身。大模型适合辅助解释代码和排查报错,但数据划分、特征含义与结果合理性仍需人工判断。

 

以上分享的是其中可供大家自查的共性方法。真正迁移到自己的课题中,还要面对具体的数据清洗、代码修改和建模判断。线下实战课的重点,正是在老师指导下结合真实案例完成系统实操,从“听懂框架”进一步走到“亲手跑通流程”。

 

如果你还不确定自己是否适合这门课,可以先通过免费的直播课来判断。主要围绕以下问题:

 

✔️为什么已有数据还没有转化为论文结果;

✔️怎样把催化问题转成机器学习问题;

✔️实验数据、DFT结果和公开数据库如何进入同一张表;

✔️催化描述符怎样选择;

✔️如何从CSV跑出第一个可靠模型;

✔️如何从模型结果走向催化解释与候选筛选。

 

无论你是催化、材料、化学、能源或环境方向的学生和科研人员,还是已经积累了催化数据,却不清楚如何定义特征、标签和验证方案,都可以来听课,随时提问讲师随时解答~