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BayBE

Merck KGaA, Darmstadt, Germany / Merck KGaA, Darmstadt, Germany

BayBE 是一个用于贝叶斯实验设计的 Python 工具箱,可根据定义的搜索空间、目标和测量结果推荐参数配置,支持化学领域感知和多目标工作流。

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概览

BayBE 是一款通用的贝叶斯实验设计工具箱,旨在帮助用户在复杂参数空间中选择有前景的配置。在化学和材料工作流中,其文档所述用途包括选择反应条件、工艺设置和配方参数。它充当实验规划后端:用户定义可选项和优化目标,获取推荐实验,再返回测量结果以指导后续推荐。

输入包括参数定义、允许的取值或范围、约束、目标函数以及任何已有测量结果。搜索空间可以组合连续参数和离散参数。对于化学物质,README 演示了通过 SubstanceParameter 建立标签–SMILES 映射,并使用化学编码,而不是将每种物质都仅视为互不相关的类别。Campaign 会以表格形式批量生成参数配置建议,并通过 add_measurements 接收对应的目标测量值。在文档所述工作流中,实验与测量结果收集是分开的步骤。

该工具箱支持通过 Pareto 优化或期望度标量化处理多目标函数,也支持主动学习、自定义代理模型以及从相关 campaign 进行迁移学习。异步 campaign 可以处理部分测量结果和待执行实验,而序列化功能支持存储 BayBE 对象及 API 封装器工作流。回测和模型洞察工具提供了在 campaign 开始前或进行期间检查优化设置的方式。这些是文档记录的功能,并不构成其适用于特定实验室的证据。可选功能需要额外的依赖组;项目还提供已知问题页面。因此,评估时应根据预期实验环境检查所选参数表示、约束和推荐策略。

主要功能

  • 混合搜索空间可组合连续参数和离散参数,并通过约束排除不需要或不可行的配置。
  • 通过 `SubstanceParameter` 使用物质 SMILES 进行化学编码;自定义类别编码可表达类别之间的关系。
  • 目标变换、Pareto 目标和期望度标量化支持指定目标值和进行多目标优化。
  • 主动学习、自定义代理模型和迁移学习支持采用不同策略并纳入其他信息。
  • 异步 campaign 可处理部分测量结果和待执行实验;序列化支持持久化和 API 封装器工作流。
  • 回测工具可比较优化设置;模型和 campaign 洞察功能可用于检查行为和特征重要性。

使用场景

  • 建议的评估方式:围绕溶剂种类和工艺参数规划反应条件 campaign,并使用测得的产率更新后续推荐。
  • 建议的评估方式:探索配方,设置混合组分限值,并评估多个测量属性之间的权衡。
  • 建议的评估方式:在选择前瞻性工作流之前,通过对现有实验数据集进行回测,比较化学编码和推荐设置。
  • 建议的评估方式:评估异步规划是否适用于部分实验仍待完成、同时其他测量结果已可用的 campaign。

使用方式

  1. 从官方文档和仓库 README开始。遵循文档中的安装途径,并确认化学、模拟或模型洞察所需的可选依赖。
  2. 使用参数指南定义实验控制项。指定允许的取值或范围;对于物质,准备 README 所示的标签–SMILES 映射。
  3. 构建搜索空间,并使用约束指南编码可行性限制。检查候选配置是否符合预期实验限制。
  4. 使用目标指南定义测量目标,并选择单目标、Pareto 或期望度目标。在选择策略前,查看文档所述的推荐器选项。
  5. 创建 Campaign,提交已有测量结果,并请求一批推荐。另行开展这些实验,记录目标值,再通过 add_measurements 返回结果以进行下一轮。
  6. 如需评估,可通过回测比较设置,并在采用该工作流前查阅已知问题。

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