Explainable and interpretable unsupervised machine learning helps understand the underlying structure of data. We introduce an ensemble analysis of machine learning models to consolidate their interpretation. Its application shows that restricted Boltzmann machines compress consistently into a few bits the information stored in a sequence of five amino acids at the start or end of $\alpha$-helices or $\beta$-sheets. The weights learned by the machines reveal unexpected properties of the amino acids and the secondary structure of proteins: (i) His and Thr have a negligible contribution to the amphiphilic pattern of $\alpha$-helices; (ii) there is a class of $\alpha$-helices particularly rich in Ala at their end; (iii) Pro occupies most often slots otherwise occupied by polar or charged amino acids, and its presence at the start of helices is relevant; (iv) Glu and especially Asp on one side, and Val, Leu, Iso, and Phe on the other, display the strongest tendency to mark amphiphilic patterns, i.e., extreme values of an "effective hydrophobicity", though they are not the most powerful (non) hydrophobic amino acids.


翻译:可解释和可解释的无监督机器学习有助于理解数据的潜在结构。我们介绍一种机器学习模型的集合分析,以 conslidate 理解。它的应用表明,受限玻尔兹曼机器经常压缩在 $\alpha$-helices or $\beta$-sheets的开始或结尾的五个氨基酸序列中存储的信息,变成了一个容量更小而精简的信息片段。机器学习模型学习到的权重揭示了氨基酸和蛋白质二级结构的意外特性: (i)His和Thr对$\alpha$-helices中的亲疏性模式的贡献微不足道; (ii)有一类 $\alpha$-helices 在其末尾富含酪氨酸; (iii) Pro最常用于占用极性或电荷氨基酸的位置,它在螺旋的开头的存在很重要; (iv)谷氨酸和尤其是天门冬氨酸在一侧,以及缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸在另一侧,显示出标记亲疏性模式,即“有效疏水性”的极端值,尽管它们不是最强大的(非)疏水性氨基酸。

0
下载
关闭预览

相关内容

可解释性是指一个人能够持续预测模型结果的程度。机器学习模型的可解释性越高,人们就越容易理解为什么做出某些决定或预测。
Nat. Biotechnol. | 用机器学习预测多肽质谱库
专知会员服务
17+阅读 · 2022年9月12日
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
70+阅读 · 2022年6月28日
剑桥大学《数据科学: 原理与实践》课程,附PPT下载
专知会员服务
47+阅读 · 2021年1月20日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月4日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
1+阅读 · 2023年5月15日
Arxiv
11+阅读 · 2022年9月1日
Arxiv
35+阅读 · 2021年8月2日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
Arxiv
19+阅读 · 2018年10月25日
Arxiv
16+阅读 · 2018年2月7日
VIP会员
相关VIP内容
Nat. Biotechnol. | 用机器学习预测多肽质谱库
专知会员服务
17+阅读 · 2022年9月12日
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
70+阅读 · 2022年6月28日
剑桥大学《数据科学: 原理与实践》课程,附PPT下载
专知会员服务
47+阅读 · 2021年1月20日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月4日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11日
相关论文
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员