Predicting structural and energetic properties of a molecular system is one of the fundamental tasks in molecular simulations, and it has use cases in chemistry, biology, and medicine. In the past decade, the advent of machine learning algorithms has impacted on molecular simulations for various tasks, including property prediction of atomistic systems. In this paper, we propose a novel methodology for transferring knowledge obtained from simple molecular systems to a more complex one, possessing a significantly larger number of atoms and degrees of freedom. In particular, we focus on the classification of high and low free-energy states. Our approach relies on utilizing (i) a novel hypergraph representation of molecules, encoding all relevant information for characterizing the potential energy of a conformation, and (ii) novel message passing and pooling layers for processing and making predictions on such hypergraph-structured data. Despite the complexity of the problem, our results show a remarkable AUC of 0.92 for transfer learning from tri-alanine to the deca-alanine system. Moreover, we show that the very same transfer learning approach can be used to group, in an unsupervised way, various secondary structures of deca-alanine in clusters having similar free-energy values. Our study represents a proof of concept that reliable transfer learning models for molecular systems can be designed paving the way to unexplored routes in prediction of structural and energetic properties of biologically relevant systems.


翻译:分子系统的预测结构和能量特性是分子模拟的基本任务之一,它利用了化学、生物学和医学方面的案例。在过去十年中,机器学习算法的出现对各种任务的分子模拟产生了影响,包括原子系统的财产预测。在本文件中,我们提出了将从简单的分子系统获得的知识转移到一个更为复杂的系统的新颖方法,拥有大量原子和自由度。特别是,我们侧重于高低自由能源国家的分类。我们的方法依赖于(一) 分子的新超光谱表示,将所有相关信息编码,以说明符合性的潜在能量,以及(二) 新的信息传递和汇集层,用于处理和预测此类超结构数据。尽管问题复杂,但我们的结果显示,从3-八九到Deca-aline系统的学习为0.92。此外,我们展示了非常相同的转移学习方法,可以以未受监督的方式,将分子的超高超光谱表示,各种次层结构结构结构结构结构结构结构可以代表我们所设计的生物循环系统。

0
下载
关闭预览

相关内容

通过学习、实践或探索所获得的认识、判断或技能。
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月18日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
122+阅读 · 2020年11月20日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
会议交流 | IJCKG: International Joint Conference on Knowledge Graphs
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
会议交流 | IJCKG: International Joint Conference on Knowledge Graphs
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员