使用机器学习的快速方法来量化自然水生环境中抗菌素耐药性的相对负担
Peng Jiang1, Shuyi Sun2, Shin Giek Goh3
1Department of Industrial Engineering and Management, Business School, Sichuan University, Chengdu 610064, China; NUS Environmental Research Institute, National University of Singapore, Singapore 117411, Singapore.
Water research
|July 24, 2024
概括
一个新的机器学习框架快速量化水生环境中的抗菌素耐药性 (AMR). 这种方法可以从几天到几个小时大幅加快分析速度,改善环境监测和管理策略.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 微生物学 微生物学
- 数据科学数据科学数据科学
背景情况:
- 过度使用抗生素导致水生生态系统的抗菌素耐药性 (AMR).
- 目前的抗菌耐药性量化方法缓慢且昂贵,阻碍了有效的监测.
- 了解AMR剂量反应机制仍然不完整.
研究的目的:
- 开发一种快速的方法来量化自然水生环境中AMR的相对负担.
- 调查AMR负担与可访问的环境/土地使用变量之间的关联.
- 增强抗药性负担分析和管理实践.
主要方法:
- 集成机器学习框架使用适应性随机森林模型.
- 对抗药物耐药性负担与环境变量 (溶解氧,电阻) 和土地利用模式 (绿地) 之间的关联分析.
- 与后勤回归,决策树和基本随机森林模型进行比较.
主要成果:
- 量化时间从3-7天减少到大约0.5小时.
- 所有五个AMR相对负担指标都超过了85%的准确性,F1得分>0.92.
- 适应性随机森林模型显示出比其他方法更好的准确性和可解释性.
- 溶解氧气,电阻力和绿色区域比例被确定为关键预测变量.
结论:
- 开发的机器学习框架可以快速准确地量化水生AMR.
- 这种方法克服了传统耗时和昂贵的方法的局限性.
- 这些发现支持改善水生抗菌素耐药性的负担分析和管理.
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