概要
BayBE は、複雑なパラメーター空間の中から有望な設定を選ぶことを支援する、汎用的なベイズ実験計画ツールボックスです。化学および材料分野のワークフローでは、反応条件、プロセス設定、配合パラメーターの選択が、ドキュメントに記載された用途に含まれます。実験計画のバックエンドとして機能し、ユーザーが選択肢と最適化目標を定義し、推奨実験を取得して、測定結果を返すことで次の推奨に反映します。
入力には、パラメーター定義、許容値または範囲、制約、目標、および利用可能な測定結果が含まれます。探索空間では連続パラメーターと離散パラメーターを組み合わせられます。化学物質については、README で SubstanceParameter によるラベル–SMILES 対応付けが例示されており、すべての物質を互いに無関係なカテゴリとしてのみ扱うのではなく、化学的なエンコーディングを使用します。Campaign はパラメーター設定を表形式の推奨としてバッチ生成し、add_measurements を通じて対応する目標測定値を受け取ります。ドキュメントに記載されたワークフローでは、実験と測定結果の収集は別々のステップです。
このツールボックスは、Pareto 最適化または望ましさのスカラー化による多目的最適化に加え、能動学習、カスタム代理モデル、関連するキャンペーンからの転移学習をサポートします。非同期キャンペーンでは一部の測定結果や保留中の実験を扱え、シリアライズ機能は BayBE オブジェクトの保存や API ラッパーのワークフローをサポートします。バックテストおよびモデル洞察ツールは、キャンペーンの開始前または実施中に最適化設定を検討する手段を提供します。これらはドキュメントに記載された機能であり、特定の研究室に適していることを示すものではありません。オプション機能には追加の依存関係グループが必要で、プロジェクトには既知の問題のページもあります。そのため、評価では、想定する実験環境に照らして、選択したパラメーター表現、制約、推奨戦略を確認してください。
主な機能
- 混合探索空間では連続パラメーターと離散パラメーターを組み合わせ、制約によって望ましくない設定や実現不可能な設定を除外できます。
- `SubstanceParameter` による化学エンコーディングでは物質の SMILES を使用し、カスタムのカテゴリエンコーディングではカテゴリ間の関係を表現できます。
- 目標変換、Pareto 目標、望ましさのスカラー化により、目標値の指定と多目的最適化をサポートします。
- 能動学習、カスタム代理モデル、転移学習により、異なる戦略や追加情報の取り込みに対応します。
- 非同期キャンペーンでは一部の測定結果や保留中の実験を扱えます。シリアライズは永続化や API ラッパーのワークフローをサポートします。
- バックテストツールでは最適化設定を比較でき、モデルおよびキャンペーンの洞察機能では挙動や特徴量の重要度を調べられます。
用途
- 評価案：溶媒の種類とプロセスパラメーターを対象に反応条件キャンペーンを計画し、測定した収率を用いて次の推奨を更新する。
- 評価案：混合物の成分に上限を設けて配合を探索し、複数の測定特性間のトレードオフを評価する。
- 評価案：前向きのワークフローを選ぶ前に、既存の実験データセットを用いたバックテストで化学エンコーディングと推奨設定を比較する。
- 評価案：一部の実験が保留中である一方、他の測定結果が利用可能になるキャンペーンで、非同期計画を評価する。
使い方
- 公式ドキュメントとリポジトリ READMEから始めます。ドキュメントに記載されたインストール手順に従い、化学、シミュレーション、またはモデル洞察に必要なオプション依存関係を確認します。
- パラメーターガイドを使って実験の制御項目を定義します。許容値または範囲を指定し、物質については README に示されたラベル–SMILES 対応付けを用意します。
- 探索空間を構築し、制約ガイドを使って実行可能性の制限をエンコードします。候補設定が意図した実験上の制限を反映していることを確認します。
- 目的ガイドを使って測定対象を定義し、単一目標、Pareto、または望ましさの目的を選びます。戦略を選ぶ前に、ドキュメントに記載された推奨器の選択肢を確認します。
Campaignを作成し、利用可能な測定結果を送信して、推奨をバッチで取得します。これらの実験は別途実施し、目標値を記録したうえで、add_measurementsを通じて結果を返し、次のサイクルに反映します。- 評価を行う場合は、バックテストで設定を比較し、ワークフローを採用する前に既知の問題を参照します。