<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Genet.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Genetics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Genet.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">1664-8021</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1483490</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fgene.2024.1483490</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Genetics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Quadratic descriptors and reduction methods in a two-layered model for compound inference</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Zhu et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fgene.2024.1483490">10.3389/fgene.2024.1483490</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Jianshen</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/funding-acquisition/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Azam</surname>
<given-names>Naveed Ahmed</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2820642/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>Shengjuan</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Ido</surname>
<given-names>Ryota</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Haraguchi</surname>
<given-names>Kazuya</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>Liang</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Nagamochi</surname>
<given-names>Hiroshi</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/project-administration/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Akutsu</surname>
<given-names>Tatsuya</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff4">
<sup>4</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1093409/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/funding-acquisition/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>Department of Applied Mathematics and Physics</institution>, <institution>Graduate School of Informatics</institution>, <institution>Kyoto University</institution>, <addr-line>Kyoto</addr-line>, <country>Japan</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Department of Mathematics</institution>, <institution>Quaid-i-Azam University</institution>, <addr-line>Islamabad</addr-line>, <country>Pakistan</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<sup>3</sup>
<institution>Graduate School of Advanced Integrated Studies in Human Survivability (Shishu-Kan)</institution>, <institution>Kyoto University</institution>, <addr-line>Kyoto</addr-line>, <country>Japan</country>
</aff>
<aff id="aff4">
<sup>4</sup>
<institution>Bioinformatics Center</institution>, <institution>Institute for Chemical Research</institution>, <institution>Kyoto University</institution>, <addr-line>Uji</addr-line>, <country>Japan</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/32091/overview">Shoba Ranganathan</ext-link>, Macquarie University, Australia</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2030172/overview">Yuansheng Liu</ext-link>, Hunan University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2857340/overview">Tsung Fei Khang</ext-link>, University of Malaya, Malaysia</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Naveed Ahmed Azam, <email>naveedazam@qau.edu.pk</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>29</day>
<month>01</month>
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2024</year>
</pub-date>
<volume>15</volume>
<elocation-id>1483490</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>20</day>
<month>08</month>
<year>2024</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>30</day>
<month>12</month>
<year>2024</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2025 Zhu, Azam, Cao, Ido, Haraguchi, Zhao, Nagamochi and Akutsu.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Zhu, Azam, Cao, Ido, Haraguchi, Zhao, Nagamochi and Akutsu</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>Compound inference models are crucial for discovering novel drugs in bioinformatics and chemo-informatics. These models rely heavily on useful descriptors of chemical compounds that effectively capture important information about the underlying compounds for constructing accurate prediction functions. In this article, we introduce quadratic descriptors, the products of two graph-theoretic descriptors, to enhance the learning performance of a novel two-layered compound inference model. A mixed-integer linear programming formulation is designed to approximate these quadratic descriptors for inferring desired compounds with the two-layered model. Furthermore, we introduce different methods to reduce descriptors, aiming to avoid computational complexity and overfitting issues during the learning process caused by the large number of quadratic descriptors. Experimental results show that for 32 chemical properties of monomers and 10 chemical properties of polymers, the prediction functions constructed by the proposed method achieved high test coefficients of determination. Furthermore, our method inferred chemical compounds in a time ranging from a few seconds to approximately 60&#xa0;s. These results indicate a strong correlation between the properties of chemical graphs and their quadratic graph-theoretic descriptors.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>machine learning</kwd>
<kwd>integer programming</kwd>
<kwd>chemo-informatics</kwd>
<kwd>materials informatics</kwd>
<kwd>QSAR/QSPR</kwd>
<kwd>molecular design</kwd>
</kwd-group>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Computational Genomics</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>In recent years, extensive studies have been done on the design of novel molecules using various machine learning techniques (<xref ref-type="bibr" rid="B22">Lo et al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B35">Tetko and Engkvist, 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B11">Gartner III et al., 2024</xref>). Computational molecular design also has a long history in the field of chemo-informatics and has been studied under the names of <italic>quantitative structure-activity relationship</italic> (QSAR) (<xref ref-type="bibr" rid="B7">Cherkasov et al., 2014</xref>) and <italic>inverse quantitative structure-activity relationship</italic> (inverse QSAR) (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Miyao et al., 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Ikebata et al., 2017</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Rupakheti et al., 2015</xref>). This design problem has also become an important topic in both bioinformatics and machine learning.</p>
<p>The purpose of QSAR is to predict chemical activities from given chemical structures (<xref ref-type="bibr" rid="B7">Cherkasov et al., 2014</xref>). In most QSAR studies, a chemical structure is represented as a vector of real numbers called <italic>features</italic> or <italic>descriptors</italic>, and then a prediction function is applied to the vector, where a chemical structure is given as a <italic>chemical graph</italic>, which is defined by an undirected graph with an assignment of chemical elements to vertices and an assignment of bond multiplicities to edges. A prediction function is usually obtained from existing structure&#x2013;activity relationship data. To this end, various regression-based methods have been utilized in traditional QSAR studies, whereas machine learning-based methods, including artificial neural network (ANN)-based methods, have recently been utilized (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Ghasemi et al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B19">Kim et al., 2021</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B6">Catacutan et al., 2024</xref>).</p>
<p>Conversely, the purpose of inverse QSAR is to predict chemical structures from given chemical activities (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Miyao et al., 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Ikebata et al., 2017</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Rupakheti et al., 2015</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B24">Miyao and Funatsu, 2024</xref>), where additional constraints may often be imposed to effectively restrict the possible structures. In traditional inverse QSAR, a feature vector is computed by applying some optimization or sampling method on the prediction function obtained by standard QSAR, and then chemical structures are reconstructed from the feature vector. However, the reconstruction itself is quite difficult due to the vast number of possible chemical graphs (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Bohacek et al., 1996</xref>). In fact, inferring a chemical graph from a given feature vector, except for some simple cases, is an NP-hard problem (<xref ref-type="bibr" rid="B1">Akutsu et al., 2012</xref>). Due to this inherent difficulty, most existing methods employ heuristic methods for the reconstruction of chemical structures and thus do not guarantee optimal or exact solutions. On the other hand, one of the advantages of ANNs is that generative models, such as autoencoders and generative adversarial networks, are available. Furthermore, graph-structured data can be directly handled by using graph convolutional networks (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Kipf and Welling, 2016</xref>). Therefore, it is reasonable to try to apply ANNs to inverse QSAR (<xref ref-type="bibr" rid="B37">Xiong et al., 2021</xref>). Various ANN models, including recurrent networks, autoencoders, generative networks, and invertible flow models, have been applied in this context (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Segler et al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B38">Yang et al., 2017</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B13">G&#xf3;mez-Bombarelli et al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B21">Kusner et al., 2017</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B8">De Cao and Kipf, 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B23">Madhawa et al., 2019</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B33">Shi et al., 2020</xref>). However, the optimality or exactness of the solutions provided by these methods is not yet guaranteed.</p>
<p>A novel two-phase framework based on mixed-integer linear programming (MILP) and machine learning methods has been developed to infer chemical graphs (<xref ref-type="bibr" rid="B34">Shi et al., 2021</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B41">Zhu et al., 2022b</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Ido et al., 2021</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B2">Azam et al., 2021a</xref>). The first phase constructs a prediction function <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for a chemical property, and the second phase infers a chemical graph with a target value of the property based on the function <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. For a chemical property <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we define <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a data set of chemical graphs such that the observed value <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of property <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for every chemical graph <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is available.</p>
<p>In the first phase, we introduce a feature function <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for a positive integer <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where the descriptors of a chemical graph are defined based on local graph structures by using a <italic>two-layered model</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B34">Shi et al., 2021</xref>) so that the inverse of <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be modeled by MILP in the second phase. The prediction function aims to produce an output <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> based on the feature vector <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for each <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This output serves as a predicted value for the real value <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>The task of the second phase is to infer desired chemical graphs. This phase consists of three steps. For a given set of rules called <italic>topological specification</italic> <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and a range <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the target property value, the aim of the first step is to infer chemical graphs <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that satisfy the rules <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> for an illustration). For this, we formulate an MILP <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that represents (i) the computation process of <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from a chemical graph <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the feature function <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; (ii) that of <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from a vector <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the prediction function <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; and (iii) the constraint <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the set of all chemical graphs that satisfy the rules in <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Given an interval with <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we solve the MILP <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to find a feature vector <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and a chemical graph <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (if the MILP instance is infeasible, this suggests that <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> does not contain such a desired chemical graph). See <xref ref-type="bibr" rid="B40">Zhu et al. (2022a)</xref> for a full description of the framework.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>An illustration of inferring desired chemical graphs <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fgene-15-1483490-g001.tif"/>
</fig>
<p>In the second and third steps of the process, we employ different techniques to generate additional desired chemical graphs based on the initial solution <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. These techniques include a dynamic programming algorithm (<xref ref-type="bibr" rid="B3">Azam et al., 2021b</xref>) and a neighbor search method (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Azam et al., 2021a</xref>). The dynamic programming algorithm operates by decomposing <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> into trees and generating their isomers. These isomers are then combined to produce a set of isomers <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that belong to the desired chemical graph space <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. These isomers are referred to as the <italic>recombination solutions</italic> of <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The idea of the neighbor search method is to generate new desired chemical graphs <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that have a slightly different feature vector than that of <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. For this purpose, we solve an augmented MILP obtained by <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with an additional set of linear constraints. The resulting graphs obtained through this process are referred to as the <italic>neighbor solutions</italic> of <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Contribution: The feature vector <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of a chemical graph <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in this framework consists of the descriptors <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that extract the local information of the interior and exterior parts of the graph obtained from the two-layered model. These simple descriptors play a crucial role in deriving compact MILP formulations for the inference of a desired chemical graph. However, for certain chemical properties, the prediction functions constructed based on the feature function <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> could not achieve evaluation scores in the acceptable range. To improve the evaluation score, we introduce new <italic>quadratic descriptors</italic> <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (or <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This drastically increases the number of descriptors, which would take extra running time for learning or lead to overfitting of the data set. Moreover, computed quadratic descriptors cannot be directly formulated as a set of linear constraints in the original MILP. For this, we introduce a method of reducing a set of descriptors into a smaller set that delivers a prediction function with a higher performance. We also design an MILP formulation to represent a quadratic term <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Based on the same MILP <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> formulation proposed by <xref ref-type="bibr" rid="B41">Zhu et al. (2022b)</xref>, we implemented the framework to treat the feature function with quadratic descriptors. From the results of our computational experiments on more than 40 chemical properties, we observe that our new method of utilizing quadratic descriptors has improved the performance of a prediction function for many chemical properties.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Quadratic descriptors and their approximation in an MILP</title>
<p>In the framework with the two-layered model (<xref ref-type="bibr" rid="B34">Shi et al., 2021</xref>), the feature vector consists of graph-theoretic descriptors that are mainly the frequencies of atoms, bonds, and edge configurations in the interior and exterior of the chemical compounds. See <xref ref-type="bibr" rid="B40">Zhu et al. (2022a)</xref> for the details of the interior and exterior of chemical compounds and all the descriptors <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which are called <italic>linear descriptors</italic>, respectively. There are some chemical properties for which the performance of a prediction function constructed with this feature vector remains rather low. To improve the learning performance in the two-layered model, we introduce quadratic terms <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (or <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a new descriptor, where we assume that each <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is normalized between 0 and 1 by using the min-max normalization. Note that computing quadratic descriptors cannot be directly formulated as a set of linear constraints in the original MILP used in the two-layered model. Therefore, this section introduces an MILP formulation that approximates the product of two descriptors in a MILP.</p>
<p>Given two real values <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the process of computing the product <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be approximately formulated as the following MILP. First, regard <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> as an integer with a binary expression of <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> bits, where <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the value of the <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-th bit. Then, compute <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which becomes the <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-th bit <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Constants:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: reals with <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: a positive integer;</p>
</list-item>
</list>variables:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: reals with <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: binary variables;</p>
</list-item>
</list>constraints:<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Note that the necessary number of integer variables for computing <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for one pair of <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In this article, we set <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in our computational experiment. The relative error by <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the above method is at most <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>127</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which is approximately <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.8</mml:mn>
<mml:mi>%</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Methods for reducing descriptors</title>
<p>The number of descriptors in the two-layered model increases drastically due to the quadratic descriptors. More precisely, if <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the set of linear descriptors, and <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the set of quadratic descriptors constructed over a data set for a property <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, then the total number of descriptors are <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This large number of descriptors would increase the running time to construct prediction functions or lead to overfitting of the data set. To address these issues, we propose methods for reducing descriptors in this section.</p>
<p>Let <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be a given set of chemical compounds, <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be a descriptor set obtained using the two-layered model, and <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be the size of a set of selected descriptors.</p>
<p>For given <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and a real number <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we denote by Des-set-LLR<inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the subset <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the hyperplane <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> constructed by the LLR procedure LLR<inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 A method based on lasso linear regression</title>
<p>Because the lasso linear regression finds some number of descriptors <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the output hyperplane <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we can reduce a given set of descriptors by applying the lasso linear regression repeatedly. Choose parameters <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> so that LLR<inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be executed in a reasonable running time when <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Let <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be an integer for the number of descriptors that we choose from a given set <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of descriptors.</p>
<p>LLR-Reduce<inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>Input: A data set <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and a set <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of descriptors;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>Output: A subset <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2286;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>Initialize <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<bold>while</bold> <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <bold>do</bold>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;Partition <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> randomly into disjoint subsets <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for each <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;<bold>for</bold> each <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <bold>do</bold>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;&#x2003;Choose a subset <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> randomly;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Des-set-LLR<inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for some <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;<bold>end for</bold>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<bold>end while</bold>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>Output <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> after adding to <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> extra <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> descriptors from the previous</p>
</list-item>
<list-item>
<p>set <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> when <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by using the K-best method.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>In this article, we set <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mn>200</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mn>200</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mn>5000</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> if <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in our computational experiment.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 A method based on the backward stepwise procedure</title>
<p>A backward stepwise procedure (<xref ref-type="bibr" rid="B9">Draper and Smith, 1998</xref>) reduces the number of descriptors one by one, choosing the one removal that maximizes the learning performance and outputs a subset with the maximum learning performance among all subsets during the reduction iteration.</p>
<p>For a subset <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2286;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and a positive integer <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, let <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CV,MLR</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denote the median of the coefficient of determination <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> test score of a prediction function <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by MLR<inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> constructed during <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> times 5-fold cross-validations. We define a performance evaluation function <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for an integer <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CV,MLR</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The backward stepwise procedure with this function <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is described as follows.</p>
<p>BS-Reduce<inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>Input: A data set <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, a set <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of descriptors, an integer <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and a performance evaluation function <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> defined above;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>Output: A subset <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2286;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>Compute <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>best</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; Initialize <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>best</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<bold>while</bold> <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2205;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <bold>do</bold>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;Compute <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x5c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for each descriptor <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;Set <inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to be a descriptor that maximizes <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> over all <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;Update: <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x5c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;<bold>if</bold> <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>best</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <bold>then</bold> update <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>best</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>best</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <bold>end if</bold>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<bold>end while</bold>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>Output <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>best</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>Based on the lasso linear regression and the backward stepwise procedure, we design the following method for choosing a subset <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of a given set <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of descriptors. We are given a set <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of 17 real numbers and a set <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of 16 real numbers close to each number <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The method first chooses a best parameter <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>best</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to construct a prediction function by LLR and then chooses a subset <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2286;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for each <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>best</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by the backward stepwise procedure. The procedure takes <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> iterations, which may take a large amount of running time. We introduce an upper bound <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the size of an input descriptor set <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the backward stepwise procedure. Let <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be integer parameters that control the number of executions of cross-validations to evaluate the learning performance in the method.</p>
<p>Select-Des-set<inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>Input: A data set <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, a set <inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of descriptors, a set <inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of different values of <inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and a set <inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of real numbers close to each <inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>Output: A subset <inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<bold>for</bold> each <inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m199">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <bold>do</bold>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;Compute <inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Des-set-LLR<inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CV,MLR</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<bold>end for</bold>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>Set <inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>best</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to be a <inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that maximizes <inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; Denote <inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>best</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by <inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<bold>for</bold> each <inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,16</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <bold>do</bold>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;Compute <inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Des-set-LLR<inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and let <inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> be the hyperplane obtained by this LLR;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;<bold>if</bold> <inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m212">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <bold>then</bold>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m213">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;<bold>else</bold>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;&#x2003;Let <inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m214">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> consist of <inline-formula id="inf214">
<mml:math id="m215">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> descriptors <inline-formula id="inf215">
<mml:math id="m216">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that have the <inline-formula id="inf216">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> largest absolute</p>
<p>values <inline-formula id="inf217">
<mml:math id="m218">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the weight sets <inline-formula id="inf218">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the hyperplane <inline-formula id="inf219">
<mml:math id="m220">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;<bold>end if</bold>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003;&#x2003;<inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>BS-Reduce<inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m222">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m223">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CV,MLR</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<bold>end for</bold>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>Output <inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m224">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to be a set <inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m225">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that maximizes <inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m226">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,16</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>In the computational experiment in this article, we set <inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m227">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<inline-formula id="inf227">
<mml:math id="m228">
<mml:mrow>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.01</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf228">
<mml:math id="m229">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.75</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1,2,5,10</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>25</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>50,100</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>}, <inline-formula id="inf229">
<mml:math id="m230">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for each <inline-formula id="inf230">
<mml:math id="m231">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf231">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf232">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mn>150</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>200</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="results|discussion" id="s4">
<title>4 Results and discussion</title>
<p>With our new method of choosing descriptors and formulating an MILP to treat quadratic descriptors in the two-layered model, we implemented the framework for inferring chemical graphs and conducted experiments to evaluate the computational efficiency.</p>
<sec id="s4-1">
<title>4.1 Chemical properties</title>
<p>In the first phase, we used the following 32 chemical properties of monomers and ten chemical properties of polymers.</p>
<p>For monomers, we used the following data sets: biological half-life (<sc>BHL</sc>), boiling point (<sc>Bp</sc>), critical temperature (<sc>Ct</sc>), critical pressure (<sc>Cp</sc>), dissociation constants (<sc>Dc</sc>), flash point in closed cup (<sc>Fp</sc>), heat of combustion (<sc>Hc</sc>), heat of vaporization (<sc>Hv</sc>), octanol/water partition coefficient (<sc>Kow</sc>), melting point (<sc>Mp</sc>), optical rotation (<sc>OptR</sc>), refractive index of trees (<sc>RfIdT</sc>), vapor density (<sc>Vd</sc>) and vapor pressure (<sc>Vp</sc>) provided by HSDB from <xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem (2022)</xref>; electron density on the most positive atom (<sc>EDPA</sc>) and Kovats retention index (<sc>Kov</sc>) provided by <xref ref-type="bibr" rid="B18">Jalali-Heravi and Fatemi (2001)</xref>; entropy (<sc>ET</sc>) provided by <xref ref-type="bibr" rid="B10">Duchowicz et al. (2002)</xref>; heat of atomization (<sc>Ha</sc>) and heat of formation (<sc>Hf</sc>) provided by <xref ref-type="bibr" rid="B30">Roy and Saha (2003)</xref>; surface tension (<sc>SfT</sc>) by <xref ref-type="bibr" rid="B14">Goussard et al. (2017)</xref>; viscosity (<sc>Vis</sc>) provided by <xref ref-type="bibr" rid="B15">Goussard et al. (2020)</xref>; isobaric heat capacities liquid (<sc>LhcL</sc>) and isobaric heat capacities solid (<sc>LhcS</sc>) provided by <xref ref-type="bibr" rid="B27">Naef (2019)</xref>; lipophilicity (<sc>Lp</sc>) provided by <xref ref-type="bibr" rid="B36">Xiao (2017)</xref>; flammable limits lower of organics (<sc>FlmLO</sc>) provided by <xref ref-type="bibr" rid="B39">Yuan et al. (2019)</xref>; molar refraction at 20&#xb0; (<sc>Mr</sc>) provided by <xref ref-type="bibr" rid="B28">Ponce (2003)</xref>; and solubility (<sc>Sl</sc>) provided by ESOL (<xref ref-type="bibr" rid="B26">MoleculeNet, 2022</xref>), and energy of highest occupied molecular orbital (<sc>Homo</sc>), energy of lowest unoccupied molecular orbital (<sc>Lumo</sc>), the energy difference between <sc>Homo</sc> and <sc>Lumo</sc> (<sc>Gap</sc>), isotropic polarizability (<sc>Alpha</sc>), heat capacity at 298.15&#xa0;K (<sc>Cv</sc>), internal energy at 0&#xa0;K (<sc>U0</sc>), and electric dipole moment (<sc>mu</sc>) provided by ESOL (<xref ref-type="bibr" rid="B26">MoleculeNet, 2022</xref>), where the properties from <sc>Homo</sc> to <sc>mu</sc> are based on a common data set QM9.</p>
<p>The data set QM9 contains more than 130,000 compounds. In our experiment, we used a set of 1,000 compounds randomly selected from the data set. For the <sc>Hv</sc> property, we removed the chemical compound with the compound identifier (CID) <inline-formula id="inf233">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7947</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as an extremal outlier from the original data set.</p>
<p>For polymers, we used the following data provided by <xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano (2002)</xref>: experimental amorphous density (<sc>AmD</sc>), characteristic ratio (<sc>ChaR</sc>), dielectric constant (<sc>DieC</sc>), dissipation factor (<sc>DisF</sc>), heat capacity in liquid (<sc>HcL</sc>), heat capacity in solid (<sc>HcS</sc>), mol volume (<sc>MlV</sc>), permittivity (<sc>Prm</sc>), refractive index of polymers (<sc>RfIdP</sc>), and glass transition (<sc>Tg</sc>), where we excluded from our test data set every polymer whose chemical formula could not be found by its name in the book (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>). A summary of these properties is given in <xref ref-type="table" rid="T1">Tables 1</xref>, <xref ref-type="table" rid="T2">2</xref>. We remark that the previous learning experiments for <inline-formula id="inf234">
<mml:math id="m235">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{ <sc>ChaR, RfIdP</sc>} based on the two-layered model proposed by <xref ref-type="bibr" rid="B2">Azam et al. (2021a)</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B42">Zhu et al. (2022c)</xref> excluded some number of polymers as outliers. In our experiments, we do not exclude any polymer from the original data set as outliers for these properties.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Results of setting data sets for monomers.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">
<inline-formula id="inf235">
<mml:math id="m236">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf236">
<mml:math id="m237">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf237">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf238">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf239">
<mml:math id="m240">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf240">
<mml:math id="m241">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf241">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">F</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf242">
<mml:math id="m243">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Biological half life (<sc>BHL</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf243">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">514</td>
<td align="center">5,&#x2009;36</td>
<td align="center">0.03,&#x2009;732.99</td>
<td align="center">26</td>
<td align="center">101</td>
<td align="center">166</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Boiling point (<sc>Bp</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf244">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">370</td>
<td align="center">4,&#x2009;67</td>
<td align="center">&#x2212;11.7,&#x2009;470.0</td>
<td align="center">22</td>
<td align="center">130</td>
<td align="center">184</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Boiling point (<sc>Bp</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf245">
<mml:math id="m246">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">444</td>
<td align="center">4,&#x2009;67</td>
<td align="center">&#x2212;11.7,&#x2009;470.0</td>
<td align="center">26</td>
<td align="center">163</td>
<td align="center">230</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Critical pressure (<sc>Cp</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf246">
<mml:math id="m247">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">131</td>
<td align="center">4,&#x2009;63</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf247">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:mn>4.7</mml:mn>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>,&#x2009;5.52</td>
<td align="center">8</td>
<td align="center">79</td>
<td align="center">119</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Critical temperature (<sc>Ct</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf248">
<mml:math id="m249">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">125</td>
<td align="center">4,&#x2009;63</td>
<td align="center">56.1,&#x2009;3607.5</td>
<td align="center">8</td>
<td align="center">76</td>
<td align="center">113</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Critical temperature (<sc>Ct</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf249">
<mml:math id="m250">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">132</td>
<td align="center">4,&#x2009;63</td>
<td align="center">56.1,&#x2009;3607.5</td>
<td align="center">8</td>
<td align="center">81</td>
<td align="center">121</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Dissociation constants (<sc>Dc</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf250">
<mml:math id="m251">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">141</td>
<td align="center">5,&#x2009;44</td>
<td align="center">0.5,&#x2009;17.11</td>
<td align="center">20</td>
<td align="center">62</td>
<td align="center">111</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Dissociation constants (<sc>Dc</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf251">
<mml:math id="m252">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">161</td>
<td align="center">5,&#x2009;44</td>
<td align="center">0.5,&#x2009;17.11</td>
<td align="center">25</td>
<td align="center">69</td>
<td align="center">130</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Entropy (<sc>ET</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B10">Duchowicz et al., 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf252">
<mml:math id="m253">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">17</td>
<td align="center">5,&#x2009;12</td>
<td align="center">64.34,&#x2009;96.21</td>
<td align="center">5</td>
<td align="center">17</td>
<td align="center">53</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Flash point in closed cup (<sc>Fp</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf253">
<mml:math id="m254">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">368</td>
<td align="center">4,&#x2009;67</td>
<td align="center">&#x2212;82.99,&#x2009;300.0</td>
<td align="center">20</td>
<td align="center">131</td>
<td align="center">183</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Flash point in closed cup (<sc>Fp</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf254">
<mml:math id="m255">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">424</td>
<td align="center">4,&#x2009;67</td>
<td align="center">&#x2212;82.99,&#x2009;300.0</td>
<td align="center">25</td>
<td align="center">161</td>
<td align="center">229</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Flammable limits lower of organics (<sc>FlmLO</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B39">Yuan et al., 2019</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf255">
<mml:math id="m256">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1046</td>
<td align="center">1,&#x2009;49</td>
<td align="center">0.185,&#x2009;4.3</td>
<td align="center">34</td>
<td align="center">282</td>
<td align="center">376</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Heat of vaporization (<sc>Hv</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf256">
<mml:math id="m257">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">94</td>
<td align="center">4,&#x2009;16</td>
<td align="center">19.12,&#x2009;210.3</td>
<td align="center">12</td>
<td align="center">63</td>
<td align="center">105</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Kovats retention index (<sc>Kov</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Jalali-Heravi and Fatemi, 2001</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf257">
<mml:math id="m258">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">52</td>
<td align="center">11,&#x2009;16</td>
<td align="center">1422.0,&#x2009;1919.0</td>
<td align="center">9</td>
<td align="center">33</td>
<td align="center">64</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Octanol/water partition coefficient (<sc>Kow</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf258">
<mml:math id="m259">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">684</td>
<td align="center">4,&#x2009;58</td>
<td align="center">&#x2212;7.5,&#x2009;15.6</td>
<td align="center">25</td>
<td align="center">166</td>
<td align="center">223</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Octanol/water partition coefficient (<sc>Kow</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf259">
<mml:math id="m260">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">899</td>
<td align="center">4,&#x2009;69</td>
<td align="center">&#x2212;7.5,&#x2009;15.6</td>
<td align="center">37</td>
<td align="center">219</td>
<td align="center">303</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Lipophilicity (<sc>Lp</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B36">Xiao, 2017</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf260">
<mml:math id="m261">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">615</td>
<td align="center">6,&#x2009;60</td>
<td align="center">&#x2212;3.62,&#x2009;6.84</td>
<td align="center">32</td>
<td align="center">116</td>
<td align="center">186</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Lipophilicity (<sc>Lp</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B36">Xiao, 2017</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf261">
<mml:math id="m262">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">936</td>
<td align="center">6,&#x2009;74</td>
<td align="center">&#x2212;3.62,&#x2009;6.84</td>
<td align="center">44</td>
<td align="center">136</td>
<td align="center">231</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Melting point (<sc>Mp</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf262">
<mml:math id="m263">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">467</td>
<td align="center">4,&#x2009;122</td>
<td align="center">&#x2212;185.33,&#x2009;300.0</td>
<td align="center">23</td>
<td align="center">142</td>
<td align="center">197</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Melting point (<sc>Mp</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf263">
<mml:math id="m264">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">577</td>
<td align="center">4,&#x2009;122</td>
<td align="center">&#x2212;185.33,&#x2009;300.0</td>
<td align="center">32</td>
<td align="center">176</td>
<td align="center">255</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Optical rotation (<sc>OptR</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf264">
<mml:math id="m265">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">147</td>
<td align="center">5,&#x2009;44</td>
<td align="center">&#x2212;117.0,&#x2009;165.0</td>
<td align="center">21</td>
<td align="center">55</td>
<td align="center">107</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Optical rotation (<sc>OptR</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf265">
<mml:math id="m266">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">157</td>
<td align="center">5,&#x2009;69</td>
<td align="center">&#x2212;117.0,&#x2009;165.0</td>
<td align="center">25</td>
<td align="center">62</td>
<td align="center">123</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Refractive index of trees (<sc>RfIdT</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B29">PubChem, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf266">
<mml:math id="m267">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">191</td>
<td align="center">4,&#x2009;26</td>
<td align="center">0.919,&#x2009;1.613</td>
<td align="center">17</td>
<td align="center">115</td>
<td align="center">168</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Solubility (<sc>Sl</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B26">MoleculeNet, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf267">
<mml:math id="m268">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">673</td>
<td align="center">4,&#x2009;55</td>
<td align="center">&#x2212;9.332,&#x2009;1.11</td>
<td align="center">27</td>
<td align="center">154</td>
<td align="center">217</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Solubility (<sc>Sl</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B26">MoleculeNet, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf268">
<mml:math id="m269">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">915</td>
<td align="center">4,&#x2009;55</td>
<td align="center">&#x2212;11.6,&#x2009;1.11</td>
<td align="center">42</td>
<td align="center">207</td>
<td align="center">300</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Surface tension (<sc>SfT</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B14">Goussard et al., 2017</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf269">
<mml:math id="m270">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">247</td>
<td align="center">5,&#x2009;33</td>
<td align="center">12.3,&#x2009;45.1</td>
<td align="center">11</td>
<td align="center">91</td>
<td align="center">128</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Viscosity (<sc>Vis</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B14">Goussard et al., 2017</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf270">
<mml:math id="m271">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">282</td>
<td align="center">5,&#x2009;36</td>
<td align="center">&#x2212;0.64,&#x2009;1.63</td>
<td align="center">12</td>
<td align="center">88</td>
<td align="center">126</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Energy of highest-occupied molecular orbital (<sc>Homo</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B26">MoleculeNet, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf271">
<mml:math id="m272">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">977</td>
<td align="center">6,&#x2009;9</td>
<td align="center">&#x2212;0.3335, &#x2212;0.1583</td>
<td align="center">59</td>
<td align="center">190</td>
<td align="center">297</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Energy of lowest-unoccupied molecular orbital (<sc>Lumo</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B26">MoleculeNet, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf272">
<mml:math id="m273">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">977</td>
<td align="center">6,&#x2009;9</td>
<td align="center">&#x2212;0.1144,&#x2009;0.1026</td>
<td align="center">59</td>
<td align="center">190</td>
<td align="center">297</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">The energy difference between <sc>Homo</sc> and <sc>Lumo</sc> (<sc>Gap</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B26">MoleculeNet, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf273">
<mml:math id="m274">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">977</td>
<td align="center">6,&#x2009;9</td>
<td align="center">0.1324,&#x2009;0.4117</td>
<td align="center">59</td>
<td align="center">190</td>
<td align="center">297</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Isotropic polarizability (<sc>Alpha</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B26">MoleculeNet, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf274">
<mml:math id="m275">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">977</td>
<td align="center">6,&#x2009;9</td>
<td align="center">50.9,&#x2009;99.6</td>
<td align="center">59</td>
<td align="center">190</td>
<td align="center">297</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Heat capacity at 298.15&#xa0;K (<sc>Cv</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B26">MoleculeNet, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf275">
<mml:math id="m276">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">977</td>
<td align="center">6,&#x2009;9</td>
<td align="center">19.2,&#x2009;44.0</td>
<td align="center">59</td>
<td align="center">190</td>
<td align="center">297</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Electric dipole moment (<sc>mu</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B26">MoleculeNet, 2022</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf276">
<mml:math id="m277">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">977</td>
<td align="center">6,&#x2009;9</td>
<td align="center">0.04,&#x2009;6.897</td>
<td align="center">59</td>
<td align="center">190</td>
<td align="center">297</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Results of setting data sets for polymers.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">
<inline-formula id="inf277">
<mml:math id="m278">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf278">
<mml:math id="m279">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf279">
<mml:math id="m280">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf280">
<mml:math id="m281">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf281">
<mml:math id="m282">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf282">
<mml:math id="m283">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf283">
<mml:math id="m284">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">F</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf284">
<mml:math id="m285">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Experimental amorphous density (<sc>AmD</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf285">
<mml:math id="m286">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">86</td>
<td align="center">4,&#x2009;45</td>
<td align="center">0.838,&#x2009;1.34</td>
<td align="center">16</td>
<td align="center">25</td>
<td align="center">83</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Experimental amorphous density (<sc>AmD</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf286">
<mml:math id="m287">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">93</td>
<td align="center">4,&#x2009;45</td>
<td align="center">0.838,&#x2009;1.45</td>
<td align="center">18</td>
<td align="center">30</td>
<td align="center">94</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Characteristic ratio (<sc>ChaR</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf287">
<mml:math id="m288">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">30</td>
<td align="center">4,&#x2009;18</td>
<td align="center">3.7,&#x2009;15.9</td>
<td align="center">15</td>
<td align="center">17</td>
<td align="center">68</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Characteristic ratio (<sc>ChaR</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf288">
<mml:math id="m289">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">32</td>
<td align="center">4,&#x2009;18</td>
<td align="center">3.7,&#x2009;15.9</td>
<td align="center">15</td>
<td align="center">18</td>
<td align="center">71</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Characteristic ratio (<sc>ChaR</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf289">
<mml:math id="m290">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">35</td>
<td align="center">4,&#x2009;18</td>
<td align="center">3.7,&#x2009;15.9</td>
<td align="center">18</td>
<td align="center">21</td>
<td align="center">83</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Dielectric constant (<sc>DieC</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf290">
<mml:math id="m291">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">36</td>
<td align="center">4,&#x2009;22</td>
<td align="center">2.13,&#x2009;3.4</td>
<td align="center">11</td>
<td align="center">18</td>
<td align="center">67</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Dissipation factor (<sc>DisF</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf291">
<mml:math id="m292">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">132</td>
<td align="center">4,&#x2009;45</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf292">
<mml:math id="m293">
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mspace width="-0.17em"/>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>,&#x2009;0.07</td>
<td align="center">15</td>
<td align="center">18</td>
<td align="center">78</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Permittivity (<sc>Prm</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf293">
<mml:math id="m294">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">112</td>
<td align="center">4,&#x2009;45</td>
<td align="center">2.23,&#x2009;4.91</td>
<td align="center">14</td>
<td align="center">15</td>
<td align="center">69</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Permittivity (<sc>Prm</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf294">
<mml:math id="m295">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">132</td>
<td align="center">4,&#x2009;45</td>
<td align="center">2.23,&#x2009;4.91</td>
<td align="center">15</td>
<td align="center">18</td>
<td align="center">78</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Refractive index of polymers (<sc>RfIdP</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf295">
<mml:math id="m296">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">92</td>
<td align="center">4,&#x2009;29</td>
<td align="center">0.4899,&#x2009;1.683</td>
<td align="center">15</td>
<td align="center">35</td>
<td align="center">96</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Refractive index of polymers (<sc>RfIdP</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf296">
<mml:math id="m297">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>14</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">125</td>
<td align="center">4,&#x2009;29</td>
<td align="center">0.4899,&#x2009;1.683</td>
<td align="center">19</td>
<td align="center">50</td>
<td align="center">124</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Refractive index of polymers (<sc>RfIdP</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf297">
<mml:math id="m298">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">135</td>
<td align="center">4,&#x2009;29</td>
<td align="center">0.4899,&#x2009;1.71</td>
<td align="center">23</td>
<td align="center">56</td>
<td align="center">144</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Glass transition (<sc>Tg</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf298">
<mml:math id="m299">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">204</td>
<td align="center">4,&#x2009;58</td>
<td align="center">171,&#x2009;673</td>
<td align="center">19</td>
<td align="center">36</td>
<td align="center">101</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Glass transition (<sc>Tg</sc>) (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bicerano, 2002</xref>)</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf299">
<mml:math id="m300">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">232</td>
<td align="center">4,&#x2009;58</td>
<td align="center">171,&#x2009;673</td>
<td align="center">21</td>
<td align="center">43</td>
<td align="center">118</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>4.2 Experimental setup and setting data set</title>
<p>We executed the experiments on a PC with a Core i7-9700 (3.0&#xa0;GHz; 4.7&#xa0;GHz at the maximum processor and 16&#xa0;GB RAM DDR4 memory. Prediction functions were constructed using <monospace>scikit-learn</monospace> version 1.0.2 with Python 3.8.12, and MLPRegressor and rectified linear unit (ReLU) activation function were used for learning based on ANN. The prediction functions constructed by different machine learning models were evaluated using the coefficient of determination <inline-formula id="inf300">
<mml:math id="m301">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We performed 10 rounds of 5-fold cross-validation, calculated the training and testing <inline-formula id="inf301">
<mml:math id="m302">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> scores for each cross-validation, and recorded the median of the testing <inline-formula id="inf302">
<mml:math id="m303">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> scores across all 50 cross-validations.</p>
<p>For each property <inline-formula id="inf303">
<mml:math id="m304">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we first selected a set <inline-formula id="inf304">
<mml:math id="m305">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of chemical elements and then collected a data set <inline-formula id="inf305">
<mml:math id="m306">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on chemical graphs over the set <inline-formula id="inf306">
<mml:math id="m307">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of chemical elements. To construct the data set <inline-formula id="inf307">
<mml:math id="m308">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we eliminated chemical compounds that did not satisfy one of the following: the graph is connected, the number of carbon atoms is at least four, and the number of non-hydrogen neighbors of each atom is at most four.</p>
<p>We set a branch-parameter <inline-formula id="inf308">
<mml:math id="m309">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to be 2, introduce linear descriptors defined by the two-layered graph in the chemical model without suppressing hydrogen, and use the set <inline-formula id="inf309">
<mml:math id="m310">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of linear and quadratic descriptors (see <xref ref-type="bibr" rid="B40">Zhu et al. (2022a)</xref> for the details). We normalize the range of each linear descriptor and the range <inline-formula id="inf310">
<mml:math id="m311">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of property values <inline-formula id="inf311">
<mml:math id="m312">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by using the min&#x2013;max normalization.</p>
<p>Among the above properties, we found that the median of the test coefficient of determination <inline-formula id="inf312">
<mml:math id="m313">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the prediction function constructed by LLR (<xref ref-type="bibr" rid="B41">Zhu et al., 2022b</xref>) or ALR (<xref ref-type="bibr" rid="B42">Zhu et al., 2022c</xref>) exceeds 0.98 for the following nine properties of monomers (resp., three properties of polymers): <sc>EDPA, Hc, Ha, Hf, LhcL, LhcS, Mr, Vd,</sc> and <sc>U0</sc> (resp., <sc>HcL, HcS</sc>, and MlV). We excluded the above properties from further analysis because they already achieved excellent predictive performance, and further improvement would not provide additional insights. The remaining 23 chemical properties of monomers and seven chemical properties of polymers were used in the following experiments.</p>
<p>
<xref ref-type="table" rid="T1">Tables 1</xref>, <xref ref-type="table" rid="T2">2</xref> show the size and range of data sets that we prepared for each chemical property to construct a prediction function, where we denote the following:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf313">
<mml:math id="m314">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the name of a chemical property used in the experiment.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf314">
<mml:math id="m315">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: a set of selected elements used in the data set <inline-formula id="inf315">
<mml:math id="m316">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <inline-formula id="inf316">
<mml:math id="m317">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is one of the following 19 sets:</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009; <inline-formula id="inf317">
<mml:math id="m318">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>,<monospace>C</monospace>,<monospace>O</monospace>}; <inline-formula id="inf318">
<mml:math id="m319">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>,<monospace>C</monospace>,<monospace>O</monospace>, <monospace>N</monospace>}; <inline-formula id="inf319">
<mml:math id="m320">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>,<monospace>C</monospace>,<monospace>O</monospace>, <monospace>Si</monospace>
<sub>(4)</sub> }; <inline-formula id="inf320">
<mml:math id="m321">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>,<monospace>C</monospace>,<monospace>O</monospace>, <monospace>N</monospace>,<monospace>S</monospace>
<sub>(2)</sub>,<monospace>F</monospace>}; <inline-formula id="inf321">
<mml:math id="m322">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>,<monospace>C</monospace>,<monospace>O</monospace>, <monospace>N</monospace>, <monospace>Cl</monospace>, <monospace>Pb</monospace>}; <inline-formula id="inf322">
<mml:math id="m323">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>,<monospace>C</monospace>,<monospace>O</monospace>, <monospace>N</monospace>,<monospace>Si</monospace>
<sub>(4)</sub>,<monospace>Cl</monospace>,<monospace>Br</monospace>}; <inline-formula id="inf323">
<mml:math id="m324">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>,<monospace>C</monospace>,<monospace>O</monospace>, <monospace>N</monospace>,<monospace>S</monospace>
<sub>(2)</sub>,<monospace>S</monospace>
<sub>(6)</sub>,<monospace>Cl</monospace>}; <inline-formula id="inf324">
<mml:math id="m325">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>,<monospace>C</monospace>,<monospace>O</monospace>, <monospace>N</monospace>,<monospace>S</monospace>
<sub>(2)</sub>,<monospace>S</monospace>
<sub>(4)</sub>,<monospace>S</monospace>
<sub>(6)</sub>,<monospace>Cl</monospace>}; <inline-formula id="inf325">
<mml:math id="m326">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>, <monospace>C</monospace>
<sub>(2)</sub>,<monospace>C</monospace>
<sub>(3)</sub>,<monospace>C</monospace>
<sub>(4)</sub>,<monospace>C</monospace>
<sub>(5)</sub>,<monospace>O</monospace>, <monospace>N</monospace>
<sub>(1)</sub>, <monospace>N</monospace>
<sub>(2)</sub>, <monospace>N</monospace>
<sub>(3)</sub>, <monospace>F</monospace>}; <inline-formula id="inf326">
<mml:math id="m327">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>,<monospace>C</monospace>,<monospace>O</monospace>, <monospace>N</monospace>,<monospace>P</monospace>
<sub>(2)</sub>,<monospace>P</monospace>
<sub>(5)</sub>,<monospace>Cl</monospace>}; <inline-formula id="inf327">
<mml:math id="m328">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>, <monospace>C</monospace>, <monospace>O</monospace>
<sub>(1)</sub>, <monospace>O</monospace>
<sub>(2)</sub>, <monospace>N</monospace>}; <inline-formula id="inf328">
<mml:math id="m329">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>, <monospace>C</monospace>, <monospace>O</monospace>, <monospace>N</monospace>, <monospace>Cl</monospace>}; <inline-formula id="inf329">
<mml:math id="m330">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>, <monospace>C</monospace>, <monospace>O</monospace>, <monospace>N</monospace>, <monospace>Cl</monospace>, <monospace>S</monospace>
<sub>(2)</sub> }; <inline-formula id="inf330">
<mml:math id="m331">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>14</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>, <monospace>C</monospace>, <monospace>O</monospace>
<sub>(1)</sub>, <monospace>O</monospace>
<sub>(2)</sub>, <monospace>N</monospace>, <monospace>Cl</monospace>, <monospace>Si</monospace>
<sub>(4)</sub>, <monospace>F</monospace>}; <inline-formula id="inf331">
<mml:math id="m332">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>,<monospace>C</monospace>,<monospace>O</monospace>
<sub>(1)</sub>, <monospace>O</monospace>
<sub>(2)</sub>, <monospace>N</monospace>, <monospace>Si</monospace>
<sub>(4)</sub>,<monospace>Cl</monospace>,<monospace>F</monospace>
</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009; <monospace>S</monospace>
<sub>(2)</sub>, <monospace>S</monospace>
<sub>(6)</sub>,<monospace>Br</monospace>}; <inline-formula id="inf332">
<mml:math id="m333">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<monospace>H</monospace>, <monospace>C</monospace>, <monospace>O</monospace>
<sub>(2)</sub>, <monospace>N</monospace>, <monospace>Cl</monospace>, <monospace>P</monospace>
<sub>(3)</sub>, <monospace>P</monospace>
<sub>(5)</sub>, <monospace>S</monospace>
<sub>(2)</sub>, <monospace>S</monospace>
<sub>(4)</sub>, <monospace>S</monospace>
<sub>(6)</sub>, <monospace>Si</monospace>
<sub>(4)</sub>, <monospace>Br</monospace>, <monospace>I</monospace>}, where <monospace>a</monospace>
<sub>(<italic>i</italic>)</sub> for a chemical element <monospace>a</monospace>, and an integer <inline-formula id="inf333">
<mml:math id="m334">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> means a chemical element <monospace>a</monospace> with valence <inline-formula id="inf334">
<mml:math id="m335">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf335">
<mml:math id="m336">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the size of data set <inline-formula id="inf336">
<mml:math id="m337">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> over <inline-formula id="inf337">
<mml:math id="m338">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the property <inline-formula id="inf338">
<mml:math id="m339">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf339">
<mml:math id="m340">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the minimum and maximum values of the number <inline-formula id="inf340">
<mml:math id="m341">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of non-hydrogen atoms in the compounds <inline-formula id="inf341">
<mml:math id="m342">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <inline-formula id="inf342">
<mml:math id="m343">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf343">
<mml:math id="m344">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the minimum and maximum values of <inline-formula id="inf344">
<mml:math id="m345">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf345">
<mml:math id="m346">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> over the compounds <inline-formula id="inf346">
<mml:math id="m347">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <inline-formula id="inf347">
<mml:math id="m348">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf348">
<mml:math id="m349">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the number of different edge-configurations of interior edges over the compounds in <inline-formula id="inf349">
<mml:math id="m350">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf350">
<mml:math id="m351">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">F</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the number of non-isomorphic chemical rooted trees in the set of all 2-fringe-trees in the compounds in <inline-formula id="inf351">
<mml:math id="m352">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf352">
<mml:math id="m353">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the size <inline-formula id="inf353">
<mml:math id="m354">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of a set <inline-formula id="inf354">
<mml:math id="m355">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of linear descriptors, where <inline-formula id="inf355">
<mml:math id="m356">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> holds.</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
<sec id="s4-3">
<title>4.3 Results on the first phase of the framework</title>
<p>For each chemical property <inline-formula id="inf356">
<mml:math id="m357">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we construct a prediction function by one of the following four methods (i)&#x2013;(iv) and compare their results.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(i) LLR: use lasso linear regression on the set <inline-formula id="inf357">
<mml:math id="m358">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of linear descriptors (see <xref ref-type="bibr" rid="B41">Zhu et al. (2022b)</xref> for the details of the implementation);</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(ii) ANN: use ANN on the set <inline-formula id="inf358">
<mml:math id="m359">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of linear descriptors (see <xref ref-type="bibr" rid="B41">Zhu et al. (2022b)</xref> for the details of the implementation);</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(iii) ALR: use adjustive linear regression on the set <inline-formula id="inf359">
<mml:math id="m360">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of linear descriptors (see <xref ref-type="bibr" rid="B42">Zhu et al. (2022c)</xref> for the details of the implementation); and</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(iv) R-MLR: apply our method (see <xref ref-type="bibr" rid="B40">Zhu et al. (2022a)</xref>) of reducing descriptors to the set <inline-formula id="inf360">
<mml:math id="m361">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of linear and quadratic descriptors, and use multi-linear regression for the resulting set of descriptors.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>For methods (i)&#x2013;(iii), we use the same implementation described in <xref ref-type="bibr" rid="B41">Zhu et al. (2022b)</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B42">Zhu et al. (2022c)</xref> and omit the details.</p>
<p>In method (iv), we apply LLR-Reduce<inline-formula id="inf361">
<mml:math id="m362">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to compute <inline-formula id="inf362">
<mml:math id="m363">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2282;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of size 5000 if <inline-formula id="inf363">
<mml:math id="m364">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>5000</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for a monomer property <inline-formula id="inf364">
<mml:math id="m365">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In the other case, we set <inline-formula id="inf365">
<mml:math id="m366">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Then, apply Select-Des-set<inline-formula id="inf366">
<mml:math id="m367">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to get <inline-formula id="inf367">
<mml:math id="m368">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2286;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which is used to construct prediction functions based on MLR.</p>
<p>Results of the learning experiments are listed in <xref ref-type="table" rid="T3">Tables 3</xref>, <xref ref-type="table" rid="T4">4</xref>, where:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf368">
<mml:math id="m369">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the property name;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf369">
<mml:math id="m370">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the chemical element set of <inline-formula id="inf370">
<mml:math id="m371">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- LLR, ANN, ALR, R-MLR: the median of test <inline-formula id="inf371">
<mml:math id="m372">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> score in ten times 5-fold cross-validations for functions obtained by methods (i), (ii), (iii), and (iv), respectively;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- the best <inline-formula id="inf372">
<mml:math id="m373">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> score for each property among LLR, ANN, ALR, and R-MLR is indicated by &#x201c;&#x2a;&#x201d;;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf373">
<mml:math id="m374">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the number <inline-formula id="inf374">
<mml:math id="m375">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of reduced linear descriptors and the number <inline-formula id="inf375">
<mml:math id="m376">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of reduced quadratic descriptors in <inline-formula id="inf376">
<mml:math id="m377">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> used in MLR.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<table-wrap id="T3" position="float">
<label>TABLE 3</label>
<caption>
<p>Results of constructing prediction functions for monomers.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">
<inline-formula id="inf377">
<mml:math id="m378">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf378">
<mml:math id="m379">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">LLR</th>
<th align="center">ANN</th>
<th align="center">ALR</th>
<th align="center">R-MLR</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf379">
<mml:math id="m380">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">BHL</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf380">
<mml:math id="m381">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.483</td>
<td align="center">0.622</td>
<td align="center">0.265</td>
<td align="center">&#x2a;0.659</td>
<td align="center">0,&#x2009;27&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">BP</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf381">
<mml:math id="m382">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.599</td>
<td align="center">0.765</td>
<td align="center">0.816</td>
<td align="center">&#x2a;0.935</td>
<td align="center">1,&#x2009;59&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">BP</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf382">
<mml:math id="m383">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.663</td>
<td align="center">0.720</td>
<td align="center">0.832</td>
<td align="center">&#x2a;0.899</td>
<td align="center">0,&#x2009;38&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CP</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf383">
<mml:math id="m384">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.555</td>
<td align="center">0.727</td>
<td align="center">0.690</td>
<td align="center">&#x2a;0.841</td>
<td align="center">0,&#x2009;67&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CT</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf384">
<mml:math id="m385">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.037</td>
<td align="center">0.357</td>
<td align="center">0.900</td>
<td align="center">&#x2a;0.937</td>
<td align="center">1,&#x2009;47&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CT</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf385">
<mml:math id="m386">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.048</td>
<td align="center">0.357</td>
<td align="center">&#x2a;0.895</td>
<td align="center">0.860</td>
<td align="center">0,&#x2009;13&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">DC</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf386">
<mml:math id="m387">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.489</td>
<td align="center">0.651</td>
<td align="center">0.488</td>
<td align="center">&#x2a;0.908</td>
<td align="center">0,&#x2009;58&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">DC</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf387">
<mml:math id="m388">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.574</td>
<td align="center">0.622</td>
<td align="center">0.602</td>
<td align="center">&#x2a;0.829</td>
<td align="center">0,&#x2009;26&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">ET</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf388">
<mml:math id="m389">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.132</td>
<td align="center">0.479</td>
<td align="center">0.464</td>
<td align="center">&#x2a;0.996</td>
<td align="center">0,&#x2009;13&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">FP</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf389">
<mml:math id="m390">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.589</td>
<td align="center">0.746</td>
<td align="center">0.719</td>
<td align="center">&#x2a;0.899</td>
<td align="center">0,&#x2009;42&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">FP</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf390">
<mml:math id="m391">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.571</td>
<td align="center">0.745</td>
<td align="center">0.684</td>
<td align="center">&#x2a;0.846</td>
<td align="center">0,&#x2009;32&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">FIMLO</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf391">
<mml:math id="m392">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.819</td>
<td align="center">0.928</td>
<td align="center">0.604</td>
<td align="center">&#x2a;0.949</td>
<td align="center">0,&#x2009;77&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">HV</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf392">
<mml:math id="m393">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.864</td>
<td align="center">0.778</td>
<td align="center">0.816</td>
<td align="center">&#x2a;0.970</td>
<td align="center">0,&#x2009;22&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">KOV</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf393">
<mml:math id="m394">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.677</td>
<td align="center">0.727</td>
<td align="center">0.838</td>
<td align="center">&#x2a;0.953</td>
<td align="center">2,&#x2009;19&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">KOW</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf394">
<mml:math id="m395">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.953</td>
<td align="center">0.952</td>
<td align="center">0.964</td>
<td align="center">&#x2a;0.967</td>
<td align="center">0,&#x2009;55&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">KOW</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf395">
<mml:math id="m396">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.927</td>
<td align="center">0.937</td>
<td align="center">&#x2a;0.952</td>
<td align="center">0.950</td>
<td align="center">0,&#x2009;64&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">LP</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf396">
<mml:math id="m397">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.856</td>
<td align="center">0.867</td>
<td align="center">0.844</td>
<td align="center">&#x2a;0.928</td>
<td align="center">0,&#x2009;89&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">LP</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf397">
<mml:math id="m398">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.840</td>
<td align="center">0.859</td>
<td align="center">0.807</td>
<td align="center">&#x2a;0.914</td>
<td align="center">0,&#x2009;109</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">MP</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf398">
<mml:math id="m399">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.810</td>
<td align="center">0.800</td>
<td align="center">0.831</td>
<td align="center">&#x2a;0.873</td>
<td align="center">0,&#x2009;51&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">MP</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf399">
<mml:math id="m400">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.810</td>
<td align="center">0.820</td>
<td align="center">0.807</td>
<td align="center">&#x2a;0.898</td>
<td align="center">0,&#x2009;58&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">OPTR</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf400">
<mml:math id="m401">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.825</td>
<td align="center">0.918</td>
<td align="center">0.876</td>
<td align="center">&#x2a;0.970</td>
<td align="center">0,&#x2009;85&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">OPTR</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf401">
<mml:math id="m402">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.825</td>
<td align="center">0.878</td>
<td align="center">0.870</td>
<td align="center">&#x2a;0.970</td>
<td align="center">0,&#x2009;69&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">RFIDT</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf402">
<mml:math id="m403">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.000</td>
<td align="center">0.453</td>
<td align="center">0.425</td>
<td align="center">&#x2a;0.775</td>
<td align="center">0,&#x2009;43&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">SL</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf403">
<mml:math id="m404">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.808</td>
<td align="center">0.848</td>
<td align="center">0.784</td>
<td align="center">&#x2a;0.894</td>
<td align="center">0,&#x2009;82&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">SL</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf404">
<mml:math id="m405">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.808</td>
<td align="center">0.861</td>
<td align="center">0.828</td>
<td align="center">&#x2a;0.897</td>
<td align="center">0,&#x2009;74&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">SFT</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf405">
<mml:math id="m406">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.927</td>
<td align="center">0.859</td>
<td align="center">0.847</td>
<td align="center">&#x2a;0.941</td>
<td align="center">0,&#x2009;36&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">VIS</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf406">
<mml:math id="m407">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.893</td>
<td align="center">0.929</td>
<td align="center">0.911</td>
<td align="center">&#x2a;0.973</td>
<td align="center">0,&#x2009;43&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">HOMO</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf407">
<mml:math id="m408">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">&#x2a;0.841</td>
<td align="center">0.689</td>
<td align="center">0.689</td>
<td align="center">0.804</td>
<td align="center">0,&#x2009;87&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">LUMO</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf408">
<mml:math id="m409">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.841</td>
<td align="center">0.860</td>
<td align="center">0.833</td>
<td align="center">&#x2a;0.920</td>
<td align="center">0,&#x2009;102</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">GAP</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf409">
<mml:math id="m410">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.784</td>
<td align="center">0.795</td>
<td align="center">0.755</td>
<td align="center">&#x2a;0.876</td>
<td align="center">0,&#x2009;83&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">ALPHA</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf410">
<mml:math id="m411">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.961</td>
<td align="center">0.888</td>
<td align="center">0.953</td>
<td align="center">&#x2a;0.980</td>
<td align="center">0,&#x2009;104</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CV</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf411">
<mml:math id="m412">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.970</td>
<td align="center">0.911</td>
<td align="center">0.966</td>
<td align="center">&#x2a;0.978</td>
<td align="center">0,&#x2009;83&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">MU</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf412">
<mml:math id="m413">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.367</td>
<td align="center">0.409</td>
<td align="center">0.403</td>
<td align="center">&#x2a;0.645</td>
<td align="center">0,&#x2009;112</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T4" position="float">
<label>TABLE 4</label>
<caption>
<p>Results of constructing prediction functions for polymers. The negative value shows that the respective model is arbitrarily worse.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">
<inline-formula id="inf413">
<mml:math id="m414">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf414">
<mml:math id="m415">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">LLR</th>
<th align="center">ANN</th>
<th align="center">ALR</th>
<th align="center">R-MLR</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf415">
<mml:math id="m416">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">AMD</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf416">
<mml:math id="m417">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.914</td>
<td align="center">0.885</td>
<td align="center">&#x2a;0.933</td>
<td align="center">0.906</td>
<td align="center">0,&#x2009;5&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">AMD</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf417">
<mml:math id="m418">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.918</td>
<td align="center">0.824</td>
<td align="center">0.917</td>
<td align="center">&#x2a;0.953</td>
<td align="center">0,&#x2009;6&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHAR</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf418">
<mml:math id="m419">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.210</td>
<td align="center">0.642</td>
<td align="center">0.863</td>
<td align="center">&#x2a;0.938</td>
<td align="center">0,&#x2009;10</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHAR</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf419">
<mml:math id="m420">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.088</td>
<td align="center">0.640</td>
<td align="center">0.835</td>
<td align="center">&#x2a;0.924</td>
<td align="center">0,&#x2009;9&#xa0;&#x2009;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHAR</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf420">
<mml:math id="m421">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">&#x2212;0.073</td>
<td align="center">0.527</td>
<td align="center">0.766</td>
<td align="center">&#x2a;0.950</td>
<td align="center">0,&#x2009;12</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">DEIC</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf421">
<mml:math id="m422">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.761</td>
<td align="center">0.641</td>
<td align="center">0.918</td>
<td align="center">&#x2a;0.956</td>
<td align="center">3,&#x2009;41</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">DISF</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf422">
<mml:math id="m423">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.623</td>
<td align="center">0.801</td>
<td align="center">0.308</td>
<td align="center">&#x2a;0.906</td>
<td align="center">1,&#x2009;23</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">PRM</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf423">
<mml:math id="m424">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.801</td>
<td align="center">0.801</td>
<td align="center">0.505</td>
<td align="center">&#x2a;0.967</td>
<td align="center">0,&#x2009;26</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">PRM</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf424">
<mml:math id="m425">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.784</td>
<td align="center">0.735</td>
<td align="center">0.489</td>
<td align="center">&#x2a;0.977</td>
<td align="center">0,&#x2009;34</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">RFIDP</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf425">
<mml:math id="m426">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.104</td>
<td align="center">0.423</td>
<td align="center">0.853</td>
<td align="center">&#x2a;0.962</td>
<td align="center">2,&#x2009;52</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">RFIDP</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf426">
<mml:math id="m427">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>14</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.373</td>
<td align="center">0.560</td>
<td align="center">0.848</td>
<td align="center">&#x2a;0.953</td>
<td align="center">2,&#x2009;43</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">RFIDP</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf427">
<mml:math id="m428">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.346</td>
<td align="center">0.492</td>
<td align="center">0.883</td>
<td align="center">&#x2a;0.947</td>
<td align="center">5,&#x2009;53</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">TG</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf428">
<mml:math id="m429">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.902</td>
<td align="center">0.883</td>
<td align="center">0.923</td>
<td align="center">&#x2a;0.958</td>
<td align="center">1,&#x2009;33</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">TG</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf429">
<mml:math id="m430">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.894</td>
<td align="center">0.860</td>
<td align="center">0.927</td>
<td align="center">&#x2a;0.957</td>
<td align="center">0,&#x2009;32</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The computation times of finding <inline-formula id="inf430">
<mml:math id="m431">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and constructing functions by our method (iv) were in the ranges of <inline-formula id="inf431">
<mml:math id="m432">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>80,4</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> seconds and <inline-formula id="inf432">
<mml:math id="m433">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.03</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.46</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> seconds, respectively.</p>
<p>
<xref ref-type="table" rid="T3">Tables 3</xref>, <xref ref-type="table" rid="T4">4</xref> show that method (iv) significantly increased the learning performance of several properties and achieved the best scores among methods (i)&#x2013;(iii) for 43 of 47 data sets. We also noticed that most of the selected descriptors in <inline-formula id="inf433">
<mml:math id="m434">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are quadratics, which confirms the effectiveness of the proposed quadratic descriptors.</p>
</sec>
<sec id="s4-4">
<title>4.4 Results on the second phase of the framework</title>
<p>To execute the second phase, we used a set of seven instances <inline-formula id="inf434">
<mml:math id="m435">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf435">
<mml:math id="m436">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf436">
<mml:math id="m437">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf437">
<mml:math id="m438">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> based on the seed graphs prepared by <xref ref-type="bibr" rid="B41">Zhu et al. (2022b)</xref>. We here present their seed graphs <inline-formula id="inf438">
<mml:math id="m439">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see <xref ref-type="bibr" rid="B40">Zhu et al. (2022a)</xref>) for the details of <inline-formula id="inf439">
<mml:math id="m440">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf440">
<mml:math id="m441">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf441">
<mml:math id="m442">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf442">
<mml:math id="m443">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>).</p>
<p>The seed graph <inline-formula id="inf443">
<mml:math id="m444">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf444">
<mml:math id="m445">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (resp., <inline-formula id="inf445">
<mml:math id="m446">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2,3,4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf446">
<mml:math id="m447">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2,3,4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>(i) Seed graph <inline-formula id="inf452">
<mml:math id="m453">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf453">
<mml:math id="m454">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf454">
<mml:math id="m455">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; (ii) seed graph <inline-formula id="inf455">
<mml:math id="m456">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf456">
<mml:math id="m457">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; (iii) seed graph <inline-formula id="inf457">
<mml:math id="m458">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf458">
<mml:math id="m459">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; (iv) seed graph <inline-formula id="inf459">
<mml:math id="m460">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf460">
<mml:math id="m461">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fgene-15-1483490-g002.tif"/>
</fig>
<p>Instance <inline-formula id="inf447">
<mml:math id="m448">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is introduced to infer an intermediate graph <inline-formula id="inf448">
<mml:math id="m449">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which preserves</p>
<p>- the core part of <inline-formula id="inf449">
<mml:math id="m450">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: CID 24822711 given in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3A</xref>; and</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>An illustration of chemical compounds for instances <inline-formula id="inf461">
<mml:math id="m462">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf462">
<mml:math id="m463">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: <bold>(A)</bold> <inline-formula id="inf463">
<mml:math id="m464">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: CID 24822711; <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf464">
<mml:math id="m465">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: CID 59170444; <bold>(C)</bold> <inline-formula id="inf465">
<mml:math id="m466">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: CID 10076784; <bold>(D)</bold> <inline-formula id="inf466">
<mml:math id="m467">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: CID 44340250, where hydrogens are omitted.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fgene-15-1483490-g003.tif"/>
</fig>
<p>- the frequencies of all edge-configurations of <inline-formula id="inf450">
<mml:math id="m451">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: CID 59170444 given in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3B</xref>.The seed graph <inline-formula id="inf451">
<mml:math id="m452">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of this instance is depicted in gray in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3A</xref>).</p>
<p>Instance <inline-formula id="inf467">
<mml:math id="m468">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> has been introduced in order to infer a chemical graph <inline-formula id="inf468">
<mml:math id="m469">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that</p>
<p>- <inline-formula id="inf469">
<mml:math id="m470">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is monocyclic (where the seed graph of <inline-formula id="inf470">
<mml:math id="m471">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is given by <inline-formula id="inf471">
<mml:math id="m472">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2(i)</xref>); and</p>
<p>- the frequency vector of edge configurations in <inline-formula id="inf472">
<mml:math id="m473">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a vector obtained by merging those of chemical graphs <inline-formula id="inf473">
<mml:math id="m474">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: CID 10076784 and <inline-formula id="inf474">
<mml:math id="m475">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: CID 44340250 in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figures 3C, D</xref>, respectively.</p>
<sec id="s4-4-1">
<title>4.4.1 Solving an MILP for the inverse problem</title>
<p>We executed the stage of solving an MILP to infer a chemical graph for two properties <inline-formula id="inf475">
<mml:math id="m476">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<sc>Bp, Dc</sc>}.</p>
<p>For the MILP formulation <inline-formula id="inf476">
<mml:math id="m477">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we use the prediction function <inline-formula id="inf477">
<mml:math id="m478">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for each <inline-formula id="inf478">
<mml:math id="m479">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<sc>Bp, Dc</sc>} by method (iv), R-MLR that attained the median test <inline-formula id="inf479">
<mml:math id="m480">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>. To solve an MILP with the formulation, we used <monospace>CPLEX</monospace> version 12.10. <xref ref-type="table" rid="T5">Tables 5</xref>, <xref ref-type="table" rid="T6">6</xref> show the computational results of the experiment in this stage for the two properties, where we denote the following:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf480">
<mml:math id="m481">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: a lower bound on the number of non-hydrogen atoms in a chemical graph <inline-formula id="inf481">
<mml:math id="m482">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to be inferred;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf482">
<mml:math id="m483">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: lower and upper bounds <inline-formula id="inf483">
<mml:math id="m484">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the value <inline-formula id="inf484">
<mml:math id="m485">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of a chemical graph <inline-formula id="inf485">
<mml:math id="m486">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to be inferred;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf486">
<mml:math id="m487">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x23;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>v (resp., <inline-formula id="inf487">
<mml:math id="m488">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x23;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>c): the number of variables (resp., constraints) in the MILP;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- I-time: the time (sec.) to solve the MILP;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf488">
<mml:math id="m489">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the number <inline-formula id="inf489">
<mml:math id="m490">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of non-hydrogen atoms in the chemical graph <inline-formula id="inf490">
<mml:math id="m491">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> inferred by solving the MILP;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf491">
<mml:math id="m492">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the number <inline-formula id="inf492">
<mml:math id="m493">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of interior vertices in the chemical graph <inline-formula id="inf493">
<mml:math id="m494">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; and</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf494">
<mml:math id="m495">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the predicted property value <inline-formula id="inf495">
<mml:math id="m496">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the chemical graph <inline-formula id="inf496">
<mml:math id="m497">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<table-wrap id="T5" position="float">
<label>TABLE 5</label>
<caption>
<p>Results of inferring a chemical graph <inline-formula id="inf497">
<mml:math id="m498">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and generating recombination solutions for <sc>Bp</sc> with <inline-formula id="inf498">
<mml:math id="m499">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">inst.</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf499">
<mml:math id="m500">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf500">
<mml:math id="m501">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf501">
<mml:math id="m502">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x23;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>v</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf502">
<mml:math id="m503">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x23;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>c</th>
<th align="center">I-time</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf503">
<mml:math id="m504">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf504">
<mml:math id="m505">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf505">
<mml:math id="m506">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="right">D-time</th>
<th align="right">
<inline-formula id="inf506">
<mml:math id="m507">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-LB</th>
<th align="right">
<inline-formula id="inf507">
<mml:math id="m508">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x23;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf508">
<mml:math id="m509">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">30</td>
<td align="center">225,&#x2009;235</td>
<td align="center">10,502</td>
<td align="center">10,240</td>
<td align="center">4.29</td>
<td align="center">49</td>
<td align="center">26</td>
<td align="center">233.92</td>
<td align="right">0.072</td>
<td align="right">3</td>
<td align="right">3</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf509">
<mml:math id="m510">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">35</td>
<td align="center">285,&#x2009;295</td>
<td align="center">10,507</td>
<td align="center">7,793</td>
<td align="center">2.27</td>
<td align="center">35</td>
<td align="center">10</td>
<td align="center">286.52</td>
<td align="right">0.034</td>
<td align="right">6</td>
<td align="right">6</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf510">
<mml:math id="m511">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">45</td>
<td align="center">365,&#x2009;375</td>
<td align="center">13,000</td>
<td align="center">10,913</td>
<td align="center">11.9</td>
<td align="center">49</td>
<td align="center">25</td>
<td align="center">370.70</td>
<td align="right">0.14</td>
<td align="right">3202</td>
<td align="right">100</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf511">
<mml:math id="m512">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">45</td>
<td align="center">305,&#x2009;315</td>
<td align="center">12,788</td>
<td align="center">10,920</td>
<td align="center">7.07</td>
<td align="center">48</td>
<td align="center">25</td>
<td align="center">309.39</td>
<td align="right">0.22</td>
<td align="right">6,304</td>
<td align="right">100</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf512">
<mml:math id="m513">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">45</td>
<td align="center">260,&#x2009;270</td>
<td align="center">12,576</td>
<td align="center">10,928</td>
<td align="center">10.7</td>
<td align="center">49</td>
<td align="center">27</td>
<td align="center">266.26</td>
<td align="right">0.17</td>
<td align="right">376</td>
<td align="right">100</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf513">
<mml:math id="m514">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">50</td>
<td align="center">340,&#x2009;350</td>
<td align="center">7,515</td>
<td align="center">8,270</td>
<td align="center">0.867</td>
<td align="center">50</td>
<td align="center">33</td>
<td align="center">344.98</td>
<td align="right">0.019</td>
<td align="right">2</td>
<td align="right">2</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf514">
<mml:math id="m515">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">40</td>
<td align="center">320,&#x2009;330</td>
<td align="center">6,135</td>
<td align="center">7,773</td>
<td align="center">8.22</td>
<td align="center">45</td>
<td align="center">23</td>
<td align="center">329.85</td>
<td align="right">8.3</td>
<td align="right">6,733,440</td>
<td align="right">100</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T6" position="float">
<label>TABLE 6</label>
<caption>
<p>Results of inferring a chemical graph <inline-formula id="inf515">
<mml:math id="m516">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and generating recombination solutions for <sc>Dc</sc> with <inline-formula id="inf516">
<mml:math id="m517">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">inst.</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf517">
<mml:math id="m518">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf518">
<mml:math id="m519">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf519">
<mml:math id="m520">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x23;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>v</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf520">
<mml:math id="m521">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x23;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>c</th>
<th align="center">I-time</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf521">
<mml:math id="m522">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf522">
<mml:math id="m523">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf523">
<mml:math id="m524">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="right">D-time</th>
<th align="right">
<inline-formula id="inf524">
<mml:math id="m525">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-LB</th>
<th align="right">
<inline-formula id="inf525">
<mml:math id="m526">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x23;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf526">
<mml:math id="m527">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">30</td>
<td align="center">0.55,&#x2009;0.60</td>
<td align="center">10,194</td>
<td align="center">9787</td>
<td align="center">3.91</td>
<td align="center">41</td>
<td align="center">25</td>
<td align="center">0.558</td>
<td align="right">0.069</td>
<td align="right">2</td>
<td align="right">2</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf527">
<mml:math id="m528">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">35</td>
<td align="center">1.10,&#x2009;1.15</td>
<td align="center">10,415</td>
<td align="center">7,368</td>
<td align="center">4.73</td>
<td align="center">35</td>
<td align="center">11</td>
<td align="center">1.104</td>
<td align="right">0.10</td>
<td align="right">16</td>
<td align="right">16</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf528">
<mml:math id="m529">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">45</td>
<td align="center">6.00,&#x2009;6.05</td>
<td align="center">12,976</td>
<td align="center">10,481</td>
<td align="center">57.4</td>
<td align="center">45</td>
<td align="center">25</td>
<td align="center">6.04</td>
<td align="right">0.12</td>
<td align="right">2040</td>
<td align="right">100</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf529">
<mml:math id="m530">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">45</td>
<td align="center">1.45,&#x2009;1.50</td>
<td align="center">2,767</td>
<td align="center">10,488</td>
<td align="center">39.7</td>
<td align="center">49</td>
<td align="center">26</td>
<td align="center">1.488</td>
<td align="right">0.28</td>
<td align="right">21,600</td>
<td align="right">100</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf530">
<mml:math id="m531">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">45</td>
<td align="center">6.10,&#x2009;6.15</td>
<td align="center">12,558</td>
<td align="center">10,494</td>
<td align="center">26.4</td>
<td align="center">46</td>
<td align="center">25</td>
<td align="center">6.10</td>
<td align="right">0.027</td>
<td align="right">2</td>
<td align="right">2</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf531">
<mml:math id="m532">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">50</td>
<td align="center">12.35,&#x2009;12.40</td>
<td align="center">7,207</td>
<td align="center">7,819</td>
<td align="center">1.75</td>
<td align="center">50</td>
<td align="center">34</td>
<td align="center">12.38</td>
<td align="right">0.020</td>
<td align="right">2</td>
<td align="right">2</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf532">
<mml:math id="m533">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">40</td>
<td align="center">3.15,&#x2009;3.20</td>
<td align="center">5827</td>
<td align="center">7,325</td>
<td align="center">14.9</td>
<td align="center">41</td>
<td align="center">23</td>
<td align="center">3.199</td>
<td align="right">0.079</td>
<td align="right">18,952</td>
<td align="right">100</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4A</xref> illustrates the chemical graph <inline-formula id="inf533">
<mml:math id="m534">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> inferred from <inline-formula id="inf534">
<mml:math id="m535">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf535">
<mml:math id="m536">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>340,350</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <sc>Bp</sc> in <xref ref-type="table" rid="T5">Table 5</xref>.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> <inline-formula id="inf536">
<mml:math id="m537">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf537">
<mml:math id="m538">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>344.98</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> inferred from <inline-formula id="inf538">
<mml:math id="m539">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf539">
<mml:math id="m540">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>340,350</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <sc>Bp</sc>; <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf540">
<mml:math id="m541">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf541">
<mml:math id="m542">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.558</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> inferred from <inline-formula id="inf542">
<mml:math id="m543">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf543">
<mml:math id="m544">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.55</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.60</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <sc>Dc</sc>; and <bold>(C)</bold> <inline-formula id="inf544">
<mml:math id="m545">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf545">
<mml:math id="m546">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3.199</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> inferred from <inline-formula id="inf546">
<mml:math id="m547">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf547">
<mml:math id="m548">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>3.15</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3.20</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <sc>Dc</sc>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fgene-15-1483490-g004.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4B</xref> (resp., <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4C</xref>) illustrates the chemical graph <inline-formula id="inf548">
<mml:math id="m549">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> inferred from <inline-formula id="inf549">
<mml:math id="m550">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf550">
<mml:math id="m551">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.55</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.60</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (resp., <inline-formula id="inf551">
<mml:math id="m552">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf552">
<mml:math id="m553">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>3.15</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3.20</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) of <sc>Dc</sc> in <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>.</p>
<p>In this experiment, we prepared several different types of instances: instances <inline-formula id="inf553">
<mml:math id="m554">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf554">
<mml:math id="m555">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> have restricted seed graphs, the other instances have abstract seed graphs, and instances <inline-formula id="inf555">
<mml:math id="m556">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf556">
<mml:math id="m557">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> have restricted sets of fringe trees. From <xref ref-type="table" rid="T5">Tables 5</xref>, <xref ref-type="table" rid="T6">6</xref>, we observe that an instance with many variables and constraints takes more running time than those with a smaller size in general. All instances in this experiment are solved in a few seconds to approximately 60&#xa0;s with our MILP formulation.</p>
</sec>
<sec id="s4-4-2">
<title>4.4.2 Generating recombination solutions</title>
<p>Let <inline-formula id="inf557">
<mml:math id="m558">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be a chemical graph obtained by solving the MILP <inline-formula id="inf558">
<mml:math id="m559">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the inverse problem. We here execute a stage of generating recombination solutions <inline-formula id="inf559">
<mml:math id="m560">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf560">
<mml:math id="m561">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that <inline-formula id="inf561">
<mml:math id="m562">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>We execute an algorithm for generating chemical isomers of <inline-formula id="inf562">
<mml:math id="m563">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> up to 100 when the number of all chemical isomers exceeds 100. For this, we use a dynamic programming algorithm (<xref ref-type="bibr" rid="B41">Zhu et al., 2022b</xref>). The algorithm first decomposes <inline-formula id="inf563">
<mml:math id="m564">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> into a set of acyclic chemical graphs. Next, it replaces each acyclic chemical graph <inline-formula id="inf564">
<mml:math id="m565">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with another acyclic chemical graph <inline-formula id="inf565">
<mml:math id="m566">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that admits the same feature vector as that of <inline-formula id="inf566">
<mml:math id="m567">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and finally, it assembles the resulting acyclic chemical graphs into a chemical isomer <inline-formula id="inf567">
<mml:math id="m568">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf568">
<mml:math id="m569">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The algorithm can compute a lower bound on the total number of all chemical isomers <inline-formula id="inf569">
<mml:math id="m570">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> without generating all of them.</p>
<p>
<xref ref-type="table" rid="T5">Tables 5</xref>, <xref ref-type="table" rid="T6">6</xref> show the computational results of the experiment in this stage for the two properties <inline-formula id="inf570">
<mml:math id="m571">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{<sc>Bp, Dc</sc>}, where we denote the following:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>- D-time: the running time (s) to execute the dynamic programming algorithm to compute a lower bound on the number of all chemical isomers <inline-formula id="inf571">
<mml:math id="m572">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf572">
<mml:math id="m573">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and generate all (or up to 100) chemical isomers <inline-formula id="inf573">
<mml:math id="m574">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf574">
<mml:math id="m575">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-LB: a lower bound on the number of all chemical isomers <inline-formula id="inf575">
<mml:math id="m576">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf576">
<mml:math id="m577">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; and</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf577">
<mml:math id="m578">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x23;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the number of all (or up to 100) chemical isomers <inline-formula id="inf578">
<mml:math id="m579">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf579">
<mml:math id="m580">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> generated in this stage.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>From <xref ref-type="table" rid="T5">Tables 5</xref>, <xref ref-type="table" rid="T6">6</xref>, we observe the running time and the number of generated recombination solutions in this stage.</p>
<p>The chemical graph <inline-formula id="inf580">
<mml:math id="m581">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <inline-formula id="inf581">
<mml:math id="m582">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf582">
<mml:math id="m583">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf583">
<mml:math id="m584">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> admits a large number of chemical isomers <inline-formula id="inf584">
<mml:math id="m585">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in some cases, where a lower bound <inline-formula id="inf585">
<mml:math id="m586">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-LB on the number of chemical isomers is derived without generating all of them. For the other instances, the running time for generating up to 100 target chemical graphs in this stage is less than 0.03&#xa0;s. For some chemical graphs <inline-formula id="inf586">
<mml:math id="m587">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the number of chemical isomers found by our algorithm was small. This is because some of the acyclic chemical graphs in the decomposition of <inline-formula id="inf587">
<mml:math id="m588">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> have no alternative acyclic chemical graph other than the original one.</p>
</sec>
<sec id="s4-4-3">
<title>4.4.3 Generating neighbor solutions</title>
<p>Let <inline-formula id="inf588">
<mml:math id="m589">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be a chemical graph obtained by solving the MILP <inline-formula id="inf589">
<mml:math id="m590">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the inverse problem. We executed a stage of generating neighbor solutions of <inline-formula id="inf590">
<mml:math id="m591">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>We select an MILP for the inverse problem with a prediction function <inline-formula id="inf591">
<mml:math id="m592">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that a solution <inline-formula id="inf592">
<mml:math id="m593">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the MILP admits only two isomers <inline-formula id="inf593">
<mml:math id="m594">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the stage of generating recombination solutions; that is, instance <inline-formula id="inf594">
<mml:math id="m595">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for property <sc>Bp</sc> with <inline-formula id="inf595">
<mml:math id="m596">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and instances <inline-formula id="inf596">
<mml:math id="m597">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf597">
<mml:math id="m598">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf598">
<mml:math id="m599">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for property <sc>Dc</sc> with <inline-formula id="inf599">
<mml:math id="m600">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>In this experiment, we add to the MILP <inline-formula id="inf600">
<mml:math id="m601">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> an additional set <inline-formula id="inf601">
<mml:math id="m602">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x398;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of two linear constraints on linear and quadratic descriptors as follows. For the two constraints, we use the prediction functions <inline-formula id="inf602">
<mml:math id="m603">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> constructed by R-MLR for properties <inline-formula id="inf603">
<mml:math id="m604">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{ <sc>Lp, Sl</sc>} with <inline-formula id="inf604">
<mml:math id="m605">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>.</p>
<p>Let <inline-formula id="inf605">
<mml:math id="m606">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denote the set of descriptors selected in the construction of prediction function for properties <inline-formula id="inf606">
<mml:math id="m607">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{ <sc>Bp, Dc</sc>} with <inline-formula id="inf607">
<mml:math id="m608">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf608">
<mml:math id="m609">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{ <sc>Lp, Sl</sc>} with <inline-formula id="inf609">
<mml:math id="m610">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>, and let <inline-formula id="inf610">
<mml:math id="m611">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>union</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{ <sc>Bp, Dc</sc>} denote the union <inline-formula id="inf611">
<mml:math id="m612">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LP</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222a;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>SL</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>We regard each of <inline-formula id="inf612">
<mml:math id="m613">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<sub>
<sc>Lp</sc>
</sub> and <inline-formula id="inf613">
<mml:math id="m614">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<sub>
<sc>Sl</sc>
</sub> as a function from <inline-formula id="inf614">
<mml:math id="m615">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>union</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf615">
<mml:math id="m616">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf616">
<mml:math id="m617">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>{ <sc>Bp, Dc</sc>}. We set <inline-formula id="inf617">
<mml:math id="m618">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dim</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and let <inline-formula id="inf618">
<mml:math id="m619">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x398;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> consist of two linear constraints <inline-formula id="inf619">
<mml:math id="m620">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<sub>
<sc>Lp</sc>
</sub> and <inline-formula id="inf620">
<mml:math id="m621">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<sub>
<sc>Sl</sc>
</sub>. We set <inline-formula id="inf621">
<mml:math id="m622">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or 0.05, which defines a two-dimensional grid space where <inline-formula id="inf622">
<mml:math id="m623">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is mapped to the origin (see <xref ref-type="bibr" rid="B2">Azam et al. (2021a)</xref> for the details on the neighbors). In these experiments, we check the feasibility of 48 neighbors of the origin <inline-formula id="inf623">
<mml:math id="m624">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in a grid in an increasing order w.r.t. the distance. The time limit of the solver is set to be 300&#xa0;s. We do not check the feasibility of a neighbor <inline-formula id="inf624">
<mml:math id="m625">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and ignore it if there exists a neighbor <inline-formula id="inf625">
<mml:math id="m626">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for which the MILP formulation is infeasible and <inline-formula id="inf626">
<mml:math id="m627">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is closer to <inline-formula id="inf627">
<mml:math id="m628">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> than <inline-formula id="inf628">
<mml:math id="m629">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.The results of these experiments are listed in <xref ref-type="table" rid="T7">Table 7</xref> where<list list-type="simple">
<list-item>
<p>- (inst., <inline-formula id="inf629">
<mml:math id="m630">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>): specification <inline-formula id="inf630">
<mml:math id="m631">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and property <inline-formula id="inf631">
<mml:math id="m632">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf632">
<mml:math id="m633">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the number of atoms in the hydrogen-suppressed test instance;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- <inline-formula id="inf633">
<mml:math id="m634">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: the size of a sub-region in the grid;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- &#x23;sol: the number of new graphs inferred from 48 neighbors;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- &#x23;infs: the number of infeasible neighbors;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- &#x23;ign: the number of ignored neighbors;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>- &#x23;TO: the number of neighbors for which the running time of the solver exceeds the time limit.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<table-wrap id="T7" position="float">
<label>TABLE 7</label>
<caption>
<p>Results of generating neighbor solutions of <inline-formula id="inf634">
<mml:math id="m635">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">(inst., <inline-formula id="inf635">
<mml:math id="m636">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>)</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf636">
<mml:math id="m637">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf637">
<mml:math id="m638">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="right">&#x23;sol</th>
<th align="right">&#x23;infs</th>
<th align="right">&#x23;ign</th>
<th align="right">&#x23;TO</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">(<inline-formula id="inf638">
<mml:math id="m639">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <sc>Bp</sc>)</td>
<td align="center">50</td>
<td align="center">0.1</td>
<td align="right">5</td>
<td align="right">1</td>
<td align="right">3</td>
<td align="right">39</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">(<inline-formula id="inf639">
<mml:math id="m640">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <sc>Dc</sc>)</td>
<td align="center">30</td>
<td align="center">0.1</td>
<td align="right">40</td>
<td align="right">1</td>
<td align="right">0</td>
<td align="right">7</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">(<inline-formula id="inf640">
<mml:math id="m641">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <sc>Dc</sc>)</td>
<td align="center">45</td>
<td align="center">0.1</td>
<td align="right">2</td>
<td align="right">0</td>
<td align="right">0</td>
<td align="right">46</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">(<inline-formula id="inf641">
<mml:math id="m642">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <sc>Dc</sc>)</td>
<td align="center">40</td>
<td align="center">0.05</td>
<td align="right">0</td>
<td align="right">0</td>
<td align="right">0</td>
<td align="right">48</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The branch-and-bound method for solving an MILP sometimes takes an extremely large execution time for the same size of instances. We introduce a time limit to bound an entire running time to skip such instances when testing the feasibility of neighbors in <inline-formula id="inf642">
<mml:math id="m643">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. From <xref ref-type="table" rid="T7">Table 7</xref>, we observe that some number of neighbor solutions of the solution <inline-formula id="inf643">
<mml:math id="m644">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to the MILP <inline-formula id="inf644">
<mml:math id="m645">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> could be generated for each of the four instances.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s5">
<title>5 Conclusion</title>
<p>In the framework of inferring chemical graphs, the descriptors of a prediction function were mainly defined to be the frequencies of local graph structures in the two-layered model, and such a definition was important to derive a compact MILP formulation for inferring a desired chemical graph. To improve the performance of prediction functions in the framework, this article introduced a multiplication of two of these descriptors as a new descriptor and examined the effectiveness of the new set of descriptors. For this, we designed a method for reducing the size of a descriptor set to not lose the learning performance in constructing prediction functions and gave a compact formulation to compute a product of two values in an MILP. From the results of our computational experiments, we observe that a prediction function constructed by our new method performs considerably better than the prediction functions constructed by the previous methods for several chemical properties. Furthermore, the modified MILP, with the computation of quadratic descriptors, was able to infer desired chemical graphs with up to 50 non-hydrogen atoms.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s6">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary Material; further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec sec-type="author-contributions" id="s7">
<title>Author contributions</title>
<p>JZ: data curation, funding acquisition, software, validation, and writing&#x2013;review and editing. NA: data curation, formal analysis, software, validation, and writing&#x2013;review and editing. SC: software, validation, and writing&#x2013;review and editing. RI: software, validation, and writing&#x2013;review and editing. KH: data curation, software, and writing&#x2013;review and editing. LZ: data curation, software, and writing&#x2013;review and editing. HN: conceptualization, data curation, formal analysis, methodology, project administration, and writing&#x2013;original draft. TA: conceptualization, data curation, funding acquisition, methodology, and writing&#x2013;review and editing.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s8">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare that financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article. The publication cost of this article is funded by the Japan Society for the Promotion of Science, Japan, under grant numbers 22H00532, 22K19830, and 22KJ1979. The funding agency has no role in the conceptualization, design, data collection, analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s9">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
<p>The author(s) declared that they were an editorial board member of Frontiers, at the time of submission. This had no impact on the peer review process and the final decision.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s10">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Akutsu</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fukagawa</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jansson</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sadakane</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Inferring a graph from path frequency</article-title>. <source>Discrete Appl. Math.</source> <volume>160</volume>, <fpage>1416</fpage>&#x2013;<lpage>1428</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.dam.2012.02.002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Azam</surname>
<given-names>N. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Haraguchi</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nagamochi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Akutsu</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021a</year>). &#x201c;<article-title>Molecular design based on artificial neural networks, integer programming and grid neighbor search</article-title>,&#x201d; in <source>
<italic>2021 IEEE international Conference on Bioinformatics and biomedicine (BIBM)</italic> (IEEE)</source>, <fpage>360</fpage>&#x2013;<lpage>363</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Azam</surname>
<given-names>N. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shurbevski</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2021b</year>). <article-title>A novel method for inference of acyclic chemical compounds with bounded branch-height based on artificial neural networks and integer programming</article-title>. <source>Algorithms Mol. Biol.</source> <volume>16</volume>, <fpage>18</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13015-021-00197-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bicerano</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2002</year>). <source>Prediction of polymer properties</source>. <publisher-loc>Boca Raton</publisher-loc>: <publisher-name>cRc Press</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bohacek</surname>
<given-names>R. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>McMartin</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Guida</surname>
<given-names>W. C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1996</year>). <article-title>The art and practice of structure-based drug design: a molecular modeling perspective</article-title>. <source>Med. Res. Rev.</source> <volume>16</volume>, <fpage>3</fpage>&#x2013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/(SICI)1098-1128(199601)16:1&#x3c;3::AID-MED1&#x3e;3.0.CO;2-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Catacutan</surname>
<given-names>D. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alexander</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Arnold</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stokes</surname>
<given-names>J. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Machine learning in preclinical drug discovery</article-title>. <source>Nat. Chem. Biol.</source> <volume>20</volume>, <fpage>960</fpage>&#x2013;<lpage>973</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cherkasov</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Muratov</surname>
<given-names>E. N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fourches</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Varnek</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baskin</surname>
<given-names>I. I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cronin</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Qsar modeling: where have you been? where are you going to?</article-title> <source>J. Med. Chem.</source> <volume>57</volume>, <fpage>4977</fpage>&#x2013;<lpage>5010</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/jm4004285</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>De Cao</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kipf</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Molgan: an implicit generative model for small molecular graphs</article-title>. <source>arXiv Prepr. arXiv:1805</source>.</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Draper</surname>
<given-names>N. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Smith</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1998</year>). <source>Applied regression analysis</source>, <volume>326</volume>. <publisher-name>John Wiley and Sons</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Duchowicz</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Castro</surname>
<given-names>E. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Toropov</surname>
<given-names>A. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2002</year>). <article-title>Improved qspr analysis of standard entropy of acyclic and aromatic compounds using optimized correlation weights of linear graph invariants</article-title>. <source>Comput. and Chem.</source> <volume>26</volume>, <fpage>327</fpage>&#x2013;<lpage>332</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0097-8485(01)00121-8</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gartner III</surname>
<given-names>T. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ferguson</surname>
<given-names>A. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Debenedetti</surname>
<given-names>P. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Data-driven molecular design and simulation in modern chemical engineering</article-title>. <source>Nat. Chem. Eng.</source> <volume>1</volume>, <fpage>6</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ghasemi</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mehridehnavi</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>P&#xe9;rez-Garrido</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>P&#xe9;rez-S&#xe1;nchez</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Neural network and deep-learning algorithms used in qsar studies: merits and drawbacks</article-title>. <source>Drug Discov. today</source> <volume>23</volume>, <fpage>1784</fpage>&#x2013;<lpage>1790</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.drudis.2018.06.016</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>G&#xf3;mez-Bombarelli</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wei</surname>
<given-names>J. N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duvenaud</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hern&#xe1;ndez-Lobato</surname>
<given-names>J. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>S&#xe1;nchez-Lengeling</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sheberla</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Automatic chemical design using a data-driven continuous representation of molecules</article-title>. <source>ACS central Sci.</source> <volume>4</volume>, <fpage>268</fpage>&#x2013;<lpage>276</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acscentsci.7b00572</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Goussard</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duprat</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gerbaud</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ploix</surname>
<given-names>J.-L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dreyfus</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nardello-Rataj</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Predicting the surface tension of liquids: comparison of four modeling approaches and application to cosmetic oils</article-title>. <source>J. Chem. Inf. Model.</source> <volume>57</volume>, <fpage>2986</fpage>&#x2013;<lpage>2995</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.jcim.7b00512</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Goussard</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duprat</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ploix</surname>
<given-names>J.-L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dreyfus</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nardello-Rataj</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aubry</surname>
<given-names>J.-M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>A new machine-learning tool for fast estimation of liquid viscosity. application to cosmetic oils</article-title>. <source>J. Chem. Inf. Model.</source> <volume>60</volume>, <fpage>2012</fpage>&#x2013;<lpage>2023</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.jcim.0c00083</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ido</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Azam</surname>
<given-names>N. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Haraguchi</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>A method for inferring polymers based on linear regression and integer programming</article-title>. <comment>
<italic>arXiv preprint arXiv:2109.02628</italic>
</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ikebata</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hongo</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Isomura</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Maezono</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yoshida</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Bayesian molecular design with a chemical language model</article-title>. <source>J. computer-aided Mol. Des.</source> <volume>31</volume>, <fpage>379</fpage>&#x2013;<lpage>391</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10822-016-0008-z</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jalali-Heravi</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fatemi</surname>
<given-names>M. H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2001</year>). <article-title>Artificial neural network modeling of kovats retention indices for noncyclic and monocyclic terpenes</article-title>. <source>J. Chromatogr. A</source> <volume>915</volume>, <fpage>177</fpage>&#x2013;<lpage>183</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0021-9673(00)01274-7</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Park</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Min</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Comprehensive survey of recent drug discovery using deep learning</article-title>. <source>Int. J. Mol. Sci.</source> <volume>22</volume>, <fpage>9983</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/ijms22189983</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kipf</surname>
<given-names>T. N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Welling</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Semi-supervised classification with graph convolutional networks</article-title>. <source>arXiv Prepr. arXiv:1609.02907</source>.</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kusner</surname>
<given-names>M. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Paige</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hern&#xe1;ndez-Lobato</surname>
<given-names>J. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). &#x201c;<article-title>Grammar variational autoencoder</article-title>,&#x201d; in <source>International conference on machine learning</source> (<publisher-loc>Sydney, Australia</publisher-loc>: <publisher-name>PMLR</publisher-name>), <fpage>1945</fpage>&#x2013;<lpage>1954</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lo</surname>
<given-names>Y.-C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rensi</surname>
<given-names>S. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Torng</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Altman</surname>
<given-names>R. B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Machine learning in chemoinformatics and drug discovery</article-title>. <source>Drug Discov. today</source> <volume>23</volume>, <fpage>1538</fpage>&#x2013;<lpage>1546</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.drudis.2018.05.010</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Madhawa</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ishiguro</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nakago</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Abe</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Graphnvp: an invertible flow model for generating molecular graphs</article-title>. <comment>
<italic>arXiv preprint arXiv:1905.11600</italic>
</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Miyao</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Funatsu</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Data-driven molecular structure generation for inverse qspr/qsar problem</article-title>. <source>In Drug Development Supported by Informatics (Springer)</source>. <fpage>47</fpage>&#x2013;<lpage>59</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Miyao</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kaneko</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Funatsu</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Inverse qspr/qsar analysis for chemical structure generation (from y to x)</article-title>. <source>J. Chem. Inf. Model.</source> <volume>56</volume>, <fpage>286</fpage>&#x2013;<lpage>299</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.jcim.5b00628</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="web">
<collab>MoleculeNet</collab> (<year>2022</year>). <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://moleculenet.org/datasets-1">https://moleculenet.org/datasets-1</ext-link>.</comment>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Naef</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Calculation of the isobaric heat capacities of the liquid and solid phase of organic compounds at and around 298.15 k based on their &#x201c;true&#x201d; molecular volume</article-title>. <source>Molecules</source> <volume>24</volume>, <fpage>1626</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/molecules24081626</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ponce</surname>
<given-names>Y. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2003</year>). <article-title>Total and local quadratic indices of the molecular pseudograph&#x2019;s atom adjacency matrix: applications to the prediction of physical properties of organic compounds</article-title>. <source>Molecules</source> <volume>8</volume>, <fpage>687</fpage>&#x2013;<lpage>726</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/80900687</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="web">
<collab>PubChem</collab> (<year>2022</year>). <article-title>Annotations from hsdb</article-title>. <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/">https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/</ext-link>.</comment>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Roy</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Saha</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2003</year>). <article-title>Comparative qspr studies with molecular connectivity, molecular negentropy and tau indices: Part i: molecular thermochemical properties of diverse functional acyclic compounds</article-title>. <source>J. Mol. Model.</source> <volume>9</volume>, <fpage>259</fpage>&#x2013;<lpage>270</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00894-003-0135-z</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rupakheti</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Virshup</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Beratan</surname>
<given-names>D. N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Strategy to discover diverse optimal molecules in the small molecule universe</article-title>. <source>J. Chem. Inf. Model.</source> <volume>55</volume>, <fpage>529</fpage>&#x2013;<lpage>537</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/ci500749q</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Segler</surname>
<given-names>M. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kogej</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tyrchan</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Waller</surname>
<given-names>M. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Generating focused molecule libraries for drug discovery with recurrent neural networks</article-title>. <source>ACS central Sci.</source> <volume>4</volume>, <fpage>120</fpage>&#x2013;<lpage>131</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acscentsci.7b00512</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Graphaf: a flow-based autoregressive model for molecular graph generation</article-title>. <source>arXiv Prepr. arXiv:2001</source>, <fpage>09382</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Azam</surname>
<given-names>N. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Haraguchi</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nagamochi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>An inverse qsar method based on a two-layered model and integer programming</article-title>. <source>Int. J. Mol. Sci.</source> <volume>22</volume>, <fpage>2847</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/ijms22062847</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tetko</surname>
<given-names>I. V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Engkvist</surname>
<given-names>O.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>From big data to artificial intelligence: chemoinformatics meets new challenges</article-title>. <source>J. Cheminformatics</source> <volume>12</volume>, <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13321-020-00475-y</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xiao</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <source>Lipophilicity dataset - logd7</source>, <volume>4 of 1</volume>. <comment>130 compounds</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xiong</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiong</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Graph neural networks for automated <italic>de novo</italic> drug design</article-title>. <source>Drug Discov. today</source> <volume>26</volume>, <fpage>1382</fpage>&#x2013;<lpage>1393</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.drudis.2021.02.011</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yoshizoe</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Terayama</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tsuda</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Chemts: an efficient python library for <italic>de novo</italic> molecular generation</article-title>. <source>Sci. Technol. Adv. Mater.</source> <volume>18</volume>, <fpage>972</fpage>&#x2013;<lpage>976</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/14686996.2017.1401424</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yuan</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiao</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Quddus</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kwon</surname>
<given-names>J. S.-I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mashuga</surname>
<given-names>C. V.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Developing quantitative structure&#x2013;property relationship models to predict the upper flammability limit using machine learning</article-title>. <source>Industrial and Eng. Chem. Res.</source> <volume>58</volume>, <fpage>3531</fpage>&#x2013;<lpage>3537</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.iecr.8b05938</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Azam</surname>
<given-names>N. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ido</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Haraguchi</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2022a</year>). <article-title>Molecular design based on integer programming and quadratic descriptors in a two-layered model</article-title>. <source>arXiv Prepr. arXiv:2209.13527</source>.</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Azam</surname>
<given-names>N. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Haraguchi</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nagamochi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Akutsu</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022b</year>). &#x201c;<article-title>A method for molecular design based on linear regression and integer programming</article-title>,&#x201d; in <source>Proceedings of the 2022 12th international conference on bioscience, biochemistry and bioinformatics</source>, <fpage>21</fpage>&#x2013;<lpage>28</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Haraguchi</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nagamochi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Akutsu</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022c</year>). <article-title>Adjustive linear regression and its application to the inverse qsar</article-title>. <source>BIOINFORMATICS</source>, <fpage>144</fpage>&#x2013;<lpage>151</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.5220/0010853700003123</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
<sec id="s11">
<title>Glossary</title>
<def-list>
<def-item>
<term id="G1-fgene.2024.1483490">
<bold>Alpha</bold>
</term>
<def>
<p>isotropic polarizability</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G2-fgene.2024.1483490">
<bold>ALR</bold>
</term>
<def>
<p>adjustive linear regression</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G3-fgene.2024.1483490">
<bold>AmD</bold>
</term>
<def>
<p>experimental amorphous density</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G4-fgene.2024.1483490">
<bold>ANN</bold>
</term>
<def>
<p>artificial neural network</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G5-fgene.2024.1483490">
<bold>BHL</bold>
</term>
<def>
<p>biological half life</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G6-fgene.2024.1483490">
<bold>Bp</bold>
</term>
<def>
<p>boiling point</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G7-fgene.2024.1483490">
<bold>ChaR</bold>
</term>
<def>
<p>characteristic ratio</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G8-fgene.2024.1483490">
<bold>Cp</bold>
</term>
<def>
<p>critical pressure</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G9-fgene.2024.1483490">
<bold>Ct</bold>
</term>
<def>
<p>critical temperature</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G10-fgene.2024.1483490">
<bold>Cv</bold>
</term>
<def>
<p>heat capacity at 298.15&#xa0;K</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G11-fgene.2024.1483490">
<bold>Dc</bold>
</term>
<def>
<p>dissociation constants</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G12-fgene.2024.1483490">
<bold>DieC</bold>
</term>
<def>
<p>dielectric constant</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G13-fgene.2024.1483490">
<bold>DisF</bold>
</term>
<def>
<p>dissipation factor</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G14-fgene.2024.1483490">
<bold>EDPA</bold>
</term>
<def>
<p>electron density on the most positive atom</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G15-fgene.2024.1483490">
<bold>ET</bold>
</term>
<def>
<p>entropy</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G16-fgene.2024.1483490">
<bold>FlmLO</bold>
</term>
<def>
<p>flammable limits lower of organics</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G17-fgene.2024.1483490">
<bold>Fp</bold>
</term>
<def>
<p>flash point in closed cup</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G18-fgene.2024.1483490">
<bold>Gap</bold>
</term>
<def>
<p>the energy difference between HOMO and LUMO</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G19-fgene.2024.1483490">
<bold>Ha</bold>
</term>
<def>
<p>heat of atomization</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G20-fgene.2024.1483490">
<bold>Hc</bold>
</term>
<def>
<p>heat of combustion</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G21-fgene.2024.1483490">
<bold>HcL</bold>
</term>
<def>
<p>heat capacity in liquid</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G22-fgene.2024.1483490">
<bold>HcS</bold>
</term>
<def>
<p>heat capacity in solid</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G23-fgene.2024.1483490">
<bold>Hf</bold>
</term>
<def>
<p>heat of formation</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G24-fgene.2024.1483490">
<bold>HOMO</bold>
</term>
<def>
<p>energy of highest-occupied molecular orbital</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G25-fgene.2024.1483490">
<bold>Hv</bold>
</term>
<def>
<p>heat of vaporization</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G26-fgene.2024.1483490">
<bold>Kov</bold>
</term>
<def>
<p>Kovats retention index</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G27-fgene.2024.1483490">
<bold>Kow</bold>
</term>
<def>
<p>octanol/water partition coefficient</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G28-fgene.2024.1483490">
<bold>LLR</bold>
</term>
<def>
<p>lasso linear regression</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G29-fgene.2024.1483490">
<bold>Lp</bold>
</term>
<def>
<p>lipophilicity</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G30-fgene.2024.1483490">
<bold>LUMO</bold>
</term>
<def>
<p>energy of lowest-unoccupied molecular orbital</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G31-fgene.2024.1483490">
<bold>MILP</bold>
</term>
<def>
<p>mixed-integer linear programming</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G32-fgene.2024.1483490">
<bold>MLR</bold>
</term>
<def>
<p>multidimensional linear regression</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G33-fgene.2024.1483490">
<bold>MlV</bold>
</term>
<def>
<p>mol volume</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G34-fgene.2024.1483490">
<bold>Mp</bold>
</term>
<def>
<p>melting point</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G35-fgene.2024.1483490">
<bold>Mr</bold>
</term>
<def>
<p>molar refraction at 20&#xb0; degree</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G36-fgene.2024.1483490">
<bold>mu</bold>
</term>
<def>
<p>electric dipole moment</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G37-fgene.2024.1483490">
<bold>OptR</bold>
</term>
<def>
<p>optical rotation</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G38-fgene.2024.1483490">
<bold>Prm</bold>
</term>
<def>
<p>permittivity</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G39-fgene.2024.1483490">
<bold>QSAR</bold>
</term>
<def>
<p>quantitative structure&#x2013;activity relationship</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G40-fgene.2024.1483490">
<bold>RfIdP</bold>
</term>
<def>
<p>refractive index of polymers</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G41-fgene.2024.1483490">
<bold>RfIdT</bold>
</term>
<def>
<p>refractive index of trees</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G42-fgene.2024.1483490">
<bold>SfT</bold>
</term>
<def>
<p>surface tension</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G43-fgene.2024.1483490">
<bold>Sl</bold>
</term>
<def>
<p>solubility</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G44-fgene.2024.1483490">
<bold>Tg</bold>
</term>
<def>
<p>glass transition</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G45-fgene.2024.1483490">
<bold>U0</bold>
</term>
<def>
<p>internal energy at 0&#xa0;K</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G46-fgene.2024.1483490">
<bold>Vd</bold>
</term>
<def>
<p>vapor density</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G47-fgene.2024.1483490">
<bold>Vis</bold>
</term>
<def>
<p>viscosity</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G48-fgene.2024.1483490">
<bold>Vp</bold>
</term>
<def>
<p>vapor pressure</p>
</def>
</def-item>
</def-list>
</sec>
</back>
</article>