机器学习在
科研中的应用

结合机器学习与人工智能技术,加速化学、材料科学和生物学领域的研究突破,实现科学发现的智能化

机器学习在科学研究中的应用

机器学习驱动科学发现

机器学习正深刻改变着传统科研模式,通过从海量数据中挖掘隐藏规律、预测物质性质和优化实验设计,大幅加速了化学、材料科学和生物学领域的研究进程。

我们的服务将先进的机器学习算法与深厚的领域专业知识相结合,为科研团队提供从数据处理、模型构建到结果分析的全流程解决方案,助力突破传统研究瓶颈,实现科学发现的智能化与高效化。

核心应用领域

机器学习在化学、材料与生物领域的创新应用

化学领域

  • 分子性质与反应活性预测
  • 催化剂筛选与性能优化
  • 反应路径与机理预测
  • 药物分子设计与虚拟筛选
  • 光谱数据分析与解析

材料科学

  • 材料性能预测与优化
  • 新型功能材料逆向设计
  • 材料结构-性能关系挖掘
  • 相图构建与相稳定性预测
  • 材料制备工艺优化

生物学领域

  • 蛋白质结构与功能预测
  • 基因序列分析与功能注释
  • 生物分子相互作用预测
  • 代谢网络分析与调控
  • 生物医学图像分析

机器学习服务内容

提供全方位的机器学习解决方案,加速科研创新

科学数据处理与分析

针对实验与计算数据进行清洗、特征工程和可视化分析,提取有价值的信息。

  • 高通量实验数据处理
  • 计算模拟数据挖掘
  • 科学数据可视化

性质预测模型构建

开发机器学习模型预测分子、材料和生物分子的关键性质,加速筛选过程。

  • 回归与分类模型开发
  • 模型优化与验证
  • 预测结果解释与分析

智能筛选与设计

利用机器学习算法实现分子和材料的智能筛选与逆向设计,发现潜在候选物。

  • 虚拟筛选与分子设计
  • 材料成分优化
  • 多目标优化算法

实验设计与优化

基于机器学习的实验设计方法,减少实验次数,优化实验条件,提高研究效率。

  • 响应面方法与优化
  • 主动学习实验设计
  • 工艺参数优化

深度学习应用开发

开发基于深度学习的解决方案,处理图像、文本和复杂结构数据,解决科学问题。

  • 分子结构表示学习
  • 科学图像分析
  • 序列数据分析

定制化工具开发

开发定制化的机器学习工具与平台,满足特定研究需求,实现科研流程自动化。

  • 科研预测工具开发
  • 数据分析流程自动化
  • 交互式可视化平台

核心技术方法

先进的机器学习算法与科学问题深度结合

传统机器学习方法

传统机器学习方法

利用随机森林、支持向量机、梯度提升等经典算法,结合领域知识设计的特征描述符,构建预测模型,实现对分子和材料性质的准确预测。

深度学习方法

采用卷积神经网络、循环神经网络、图神经网络等深度学习模型,自动学习分子、材料和生物分子的特征表示,处理复杂的科学数据。

生成模型与逆向设计

利用生成对抗网络、变分自编码器等生成模型,实现分子和材料的逆向设计,从目标性能出发,直接生成满足要求的分子结构或材料成分。

主动学习与实验设计

结合主动学习算法与实验设计方法,优化数据采集策略,以最少的实验次数获取最大信息量,加速材料和分子的发现过程。

多源数据融合

整合实验数据、计算模拟数据和文献数据,构建高质量数据集,通过迁移学习等方法充分利用各类数据信息,提高模型泛化能力。

可解释性人工智能

采用模型解释方法,揭示机器学习模型的决策依据,将预测结果与领域知识相结合,提供具有物理意义的解释,辅助科学发现。

先进机器学习技术

机器学习应用案例

成功应用机器学习解决化学、材料与生物领域的科研问题

催化剂活性预测模型

催化剂活性预测模型

为某催化研究所开发机器学习模型,预测多相催化剂的反应活性,筛选出3个高性能候选催化剂,实验验证活性提升20%

催化化学 回归模型
新型电池材料设计

新型电池材料设计

利用生成模型为某能源公司设计新型电极材料,发现5种具有高容量和稳定性的候选材料,实验验证性能优异

能源材料 生成模型
药物分子虚拟筛选

药物分子虚拟筛选

为某制药公司开发图神经网络模型,从100万化合物库中筛选出15个潜在药物分子,活性测试成功率达40%

药物化学 图神经网络
蛋白质结构预测

蛋白质结构预测

为某生物实验室开发深度学习模型,预测特定家族蛋白质的三维结构,与冷冻电镜结果相比,准确率达85%以上

结构生物学 深度学习
材料合成工艺优化

材料合成工艺优化

利用贝叶斯优化为某材料企业优化陶瓷材料烧结工艺,将致密度提升15%,生产周期缩短20%,降低成本显著

材料工程 贝叶斯优化
光谱数据分析平台

光谱数据分析平台

为某分析测试中心开发基于机器学习的光谱数据分析平台,实现自动峰值识别与成分定量分析,准确率达92%

分析化学 定制化工具

机器学习服务流程

标准化的服务流程,确保项目高效实施与成果质量

1

需求分析与方案设计

深入理解研究目标与问题,评估数据可用性,确定合适的机器学习方法,制定详细的项目实施方案。

2

数据收集与预处理

收集与整合相关数据,进行数据清洗、标准化和特征工程,构建高质量的数据集,为模型训练做准备。

3

模型开发与优化

选择合适的算法,构建机器学习模型,通过交叉验证和超参数优化提高模型性能,确保模型的准确性和泛化能力。

4

结果分析与验证

对模型预测结果进行深入分析,结合领域知识解释模型行为,通过实验验证关键预测结果,确保模型的可靠性。

5

报告交付与应用支持

提供详细的项目报告,包括方法描述、结果分析和结论建议,必要时开发定制化工具,并提供技术支持与应用指导。

常见问题

关于机器学习科研服务的常见疑问解答

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