ИСТИНА

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) - широко распространенный спектроскопический метод рутинного анализа веществ и соединений. Спектральная интерпретация спектров это трудозатратный процесс, дающий важную информацию о функциональных группах или связях, присутствующих в соединениях и в сложных веществах. В данной работе на основе методов глубокого обучения (DL) свёрточных нейронных сетей (CNN) были разработаны модели для определения наличия 17 классов функциональных групп или 72 классов колебаний связей в ИК спектрах. С помощью веб-сканирования были получены спектры 14361 ИК спектров органических молекул в спектральной базе данных NIST. Протестированы 7 различных вариантов архитектур моделей с различными размерами карт признаков. На основе методов Shap и GradCam разработаны инструменты визуализации и выделения областей проявления полос поглощения соответствующих функциональных групп или связей в спектре. Для определения 17 и 72 классов взвешенная по классам f1 метрика достигла 93% и 88%, соответственно, при использовании в качестве дополнительного исходного слоя данных о положении максимумов поглощения в спектре. Полученная модель может быть использована для облегчения рутинного анализа спектров учёными органиками, материаловедами и биологами, а также для облегчения подготовки полученных экспериментальных данных к публикации.