Southwest Research Institute introducerar Floodlight, ett nytt mjukvaruverktyg som effektivt upptäcker det stora antalet kemiska komponenter – tidigare kända och okända – som finns i maten, luft, droger och produkter vi utsätts för varje dag. Detta maskininlärningsverktyg för keminformatik integrerar algoritmer med programvara för analytisk kemi för att tillhandahålla djupanalys av gaskromatografimasspektrometri (GC/MS) och andra instrumentdata.
GC/MS-instrument identifierar olika kemiska ämnen i ett testprov. Floodlight är en game changer för bearbetning av icke-riktad analysdata (NTA). NTA letar efter alla kemikalier som finns i ett prov, producera stora mängder data. Det är i motsats till riktade analyser, som letar efter en uppsättning kända kemiska grundämnen, ger mer begränsade resultat.
"Kända kemikalier i ett visst prov är relativt lätta att hitta och kvantifiera, " sa Dr Kristin Favela, en analytisk kemist specialiserad på kemisk kriminalteknik och miljökemi. "NTA är en annan historia. Genom en omfattande, fleråriga NTA-program upptäckte vi att endast cirka 20 % av de identifierade kemikalierna fanns med på konsumentproduktlistan. De återstående 80 % var tidigare oidentifierade i dessa produkter.
"Tänk på de mystiska hälsoeffekterna vi ser från e-cigaretter just nu, " sa Favela. "För närvarande, läkarkåren vet inte vad som orsakar dessa allvarliga problem, men baserat på vår forskning, det finns sannolikt okända kemikalier i en given formel."
I dag, den stora mängden NTA-data som samlas in kräver noggrann undersökning av en kemist för att identifiera och utesluta dataartefakter, brister i data som orsakas av utrustning, tekniker eller förhållanden. Att automatisera denna datakvalitetsgranskning med Floodlight var nödvändigt för att utveckla en livskraftig analysprocess.
"Nyckeln till Floodlight är artificiell intelligens och maskininlärningsalgoritmer som möjliggör avancerad analys av kemi big data, " sa Dr Keith Pickens, som ledde SwRI-teamet som förenar kemi, expertis inom datavetenskap och ingenjörskonst på NTA. "Floodlight är ett sofistikerat mjukvaruverktyg som kan förstå de enorma mängder data som NTA genererar."
SwRI är väl positionerat för att attackera denna fråga, med bred expertis inom analytisk kemi, maskininlärning, datavetenskap och teknik. Nyckeln till Floodlight är SwRI:s utveckling av en snabb analysmetod för att karakterisera kemikalier i ett brett spektrum av konsumentprodukter, allt från mat och medicin till förpackningar och leksaker. SwRI använde denna data för att träna algoritmerna.
Kemisk dataanalys används i analytisk kemi, miljötester och tillverkning. Det ger den mest värdefulla kemiska informationen, hjälpa till att vägleda beslutsprocessen inom det kemiska sammanhanget. SwRI:s kemiska dataanalyslösningar sträcker sig från kemisk testning till dataanalys och mjukvaruutveckling.
