Достаточная эффективность адаптации домена для выявления интрогрессии

Методы машинного обучения с учителем продемонстрировали высокую эффективность в популяционной генетике. Для применения таких методов необходимы обучающие данные с известными входными и выходными параметрами. Поскольку такие данные в популяционной генетике, как правило, недоступны, исследователи обычно используют симуляции в рамках представляющих интерес моделей для обучения алгоритмов машинного обучения. Несмотря на высокую эффективность, этот подход в значительной степени зависит от моделей, применяемых для генерации обучающих данных. Ввиду разнообразия и сложности процессов, формирующих генетическую изменчивость, неизбежно, что при генерации обучающих данных будут учтены не все процессы, важные для эмпирической системы. Это приводит к несоответствию между данными, использованными для обучения алгоритма машинного обучения, и данными, к которым в конечном итоге применяется обученная модель, то есть к сдвигу домена, что может отрицательно влиять на выводы. В данной работе мы обучаем сверточную нейронную сеть (CNN) выявлять интрогрессию между сестринскими популяциями и показываем, что при применении к данным, сгенерированным в рамках использованных для обучения моделей, она демонстрирует почти идеальную точность. Для оценки влияния сдвига домена на выводы мы сгенерировали новые данные с интрогрессией из третьей, невыборочной популяции в одну из двух исследуемых популяций, то есть с «призрачной» интрогрессией, и обнаружили существенное снижение точности на этих данных. Наконец, мы применили адаптацию домена, направленную на обучение сети, способной хорошо работать в условиях сдвига домена. Примечательно, что этот подход не требует знания о целевом или эмпирическом домене. Наша сеть с адаптацией домена смогла точно выявлять интрогрессию даже в присутствии неучтенной «призрачной» интрогрессии. Мы также применили этот подход к эмпирическим данным для выявления интрогрессии между бурыми медведями с острова ABC и другими популяциями бурого медведя. Предыдущие исследования показали, что интрогрессия между медведями с острова ABC и белыми медведями может вводить в заблуждение тесты на интрогрессию между популяциями бурого медведя. Мы обнаружили, что использование адаптации домена снижает поддержку гипотезы об интрогрессии между географически изолированными популяциями бурого медведя, что указывает на способность нашего подхода уменьшать число ложных выводов об интрогрессии, обусловленных «призрачной» интрогрессией.