Despite significant progress of generative models in the natural sciences, their controllability remains chal-lenging. One fundamentally missing aspect of molecular or protein generative models is an inductive bias that can reflect continuous properties of interest. To that end, we propose the Regression Transformer (RT), a novel method that abstracts regression as a conditional sequence modeling problem. This introduces a new paradigm of multitask language models which seamlessly bridge sequence regression and conditional sequence generation. We thoroughly demonstrate that, despite using a nominal-scale training objective, the RT matches or surpasses the performance of conventional regression models in property prediction tasks of small molecules, proteins and chemical reactions. Critically, priming the same model with continuous properties yields a highly competitive conditional generative model that outperforms specialized approaches in a substructure-constrained, property-driven molecule generation benchmark. Our dichotomous approach is facilitated by a novel, alternating training scheme that enables the model to decorate seed sequences by desired properties, e.g., to optimize reaction yield. In sum, the RT is the first report of a multitask model that concurrently excels at predictive and generative tasks in biochemistry. This finds particular application in property-driven, local exploration of the chemical or protein space and could pave the road toward foundation models in material design. The code to reproduce all experiments of the paper is available at: https://github.com/IBM/ regression-transformer


翻译:尽管自然科学的基因变异模型取得了显著进步,但其可控性仍然在增加。分子或蛋白变异模型的一个根本缺失的方面是演化偏差,能够反映持续的兴趣特性。为此,我们建议采用回归变异器(RT),这是将回归转换作为有条件序列建模问题的一种新颖方法,将回归转换成一个有条件序列建模问题。这引入了多任务语言模型的新范例,这种模式无缝地连接序列回归和有条件序列生成。我们充分证明,尽管使用了名义规模培训目标,但复回归率匹配或超过了小型分子、蛋白质和化学反应等财产预测任务的传统回归模型的性能。关键地说,将同一模型与连续特性相连接,产生一种高度竞争性的有条件变异模型,在结构限制、财产驱动的分子生成基准中形成超越专门方法。我们采用多任务化方法,通过一个新颖、交替的培训计划,使模型能够根据理想的特性(例如:BRAF)优化反应收益。总而言,RT是一个多任务化的多任务模型,在多任务/蛋白模型中,在生物化学研究基础中可以同时发现,在选择的模型中可以同时预测和研究基础。

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