Вычисление отпечатков пальцев молекул с помощью ИИ
|
|
При использовании традиционных методов вычисление спектрального отпечатка более крупных молекул занимает чрезвычайно много времени. Но это необходимое условие для правильной интерпретации экспериментально полученных данных. Теперь команда HZB добилась очень хороших результатов за значительно меньшее время, используя самообучающиеся графические нейронные сети. «Макромолекулы, а также квантовые точки, которые часто состоят из тысяч атомов, вряд ли могут быть рассчитаны заранее с использованием традиционных методов, таких как DFT», — говорит доктор медицинских наук Анника Банде из HZB. Вместе со своей командой она исследовала, как можно сократить время вычислений с помощью методов искусственного интеллекта. Идея: компьютерная «графическая нейронная сеть» или GNN получает в качестве входных данных небольшие молекулы с задачей определения их спектральных откликов.
|
|
На следующем этапе программа GNN сравнивает рассчитанные спектры с известными целевыми спектрами (DFT или экспериментальными) и соответствующим образом корректирует путь расчета. Раунд за раундом результат становится лучше. Таким образом, программа GNN самостоятельно учится надежно рассчитывать спектры с помощью известных спектров. «Мы обучили пять новых GNN и обнаружили, что с помощью одной из них, модели SchNet, можно добиться огромных улучшений: точность увеличивается на 20%, и это делается за долю времени вычислений», — говорит первый автор Канишка Сингх. Сингх участвует в аспирантуре HEIBRiDS под руководством двух экспертов с разным опытом: эксперта по информатике профессора Ульфа Лезера из Берлинского университета им. Гумбольдта и химика-теоретика Анники Банде. «Недавно разработанные фреймворки GNN могли бы работать еще лучше», — говорит она. «И спрос очень высок. Поэтому мы хотим усилить это направление исследований и планируем создать для него новую постдокторскую должность с лета в рамках проекта Гельмгольца «Объяснимый искусственный интеллект для рентгеновской абсорбционной спектроскопии». Исследование было опубликовано в Журнале химической теории и вычислений.
|
|
Источник
|