論文の概要: Substrate Scope Contrastive Learning: Repurposing Human Bias to Learn Atomic Representations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.16882v1
• Date: Mon, 19 Feb 2024 02:21:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-03-03 19:07:11.132704
• Title: Substrate Scope Contrastive Learning: Repurposing Human Bias to Learn Atomic Representations
• Title（参考訳）: 基板スコープの対比学習:原子表現を学ぶために人間のバイアスを再提案する
• Authors: Wenhao Gao, Priyanka Raghavan, Ron Shprints, Connor W. Coley
• Abstract要約: 本稿では,化学反応性に適合した原子表現を学習する,新しい事前学習戦略,基板スコープコントラスト学習を導入する。 我々は, 数千の出版物にまたがるCASコンテントコレクションにおいて, 20,798 のアリルハロゲン化物に着目し, アリルハロゲン化物反応性の表現を学習した。 この研究は、反応性に整合した原子表現を学ぶための、化学調整されたニューラルネットワーク事前学習戦略を示すだけでなく、基質スコープ設計における人間のバイアスの恩恵を受けるための、第一級のアプローチを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.528429119352328
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Learning molecular representation is a critical step in molecular machine learning that significantly influences modeling success, particularly in data-scarce situations. The concept of broadly pre-training neural networks has advanced fields such as computer vision, natural language processing, and protein engineering. However, similar approaches for small organic molecules have not achieved comparable success. In this work, we introduce a novel pre-training strategy, substrate scope contrastive learning, which learns atomic representations tailored to chemical reactivity. This method considers the grouping of substrates and their yields in published substrate scope tables as a measure of their similarity or dissimilarity in terms of chemical reactivity. We focus on 20,798 aryl halides in the CAS Content Collection spanning thousands of publications to learn a representation of aryl halide reactivity. We validate our pre-training approach through both intuitive visualizations and comparisons to traditional reactivity descriptors and physical organic chemistry principles. The versatility of these embeddings is further evidenced in their application to yield prediction, regioselectivity prediction, and the diverse selection of new substrates. This work not only presents a chemistry-tailored neural network pre-training strategy to learn reactivity-aligned atomic representations, but also marks a first-of-its-kind approach to benefit from the human bias in substrate scope design.
• Abstract（参考訳）: 分子表現の学習は、モデリングの成功に大きな影響を及ぼす分子機械学習における重要なステップである。 ニューラルネットワークを広く事前学習する概念には、コンピュータビジョン、自然言語処理、タンパク質工学といった高度な分野がある。 しかし、小さな有機分子に対する同様のアプローチは、同等の成功を得られていない。 本研究では, 化学反応性に合わせた原子表現を学習する新しい事前学習戦略, 基板スコープコントラスト学習を提案する。 本手法では, 基質の類似性や化学反応性の相違の指標として, 公開基板スコープ表における基質群とそれらの収量について考察する。 我々は, 数千の出版物にまたがるCASコンテントコレクションにおいて, 20,798 のアリルハロゲン化物に着目し, アリルハロゲン化物反応性の表現を学習した。 直感的な可視化と従来の反応性記述子との比較と物理有機化学の原理による事前学習アプローチを検証する。 これらの埋め込みの汎用性はさらに、それらの応用によって予測、回帰選択性予測、および新しい基質の多彩な選択が証明されている。 この研究は、反応性整合原子表現を学ぶための化学カスタマイズニューラルネットワーク事前学習戦略を示すだけでなく、基板のスコープ設計における人間のバイアスから利益を得るためのits-kindアプローチを示すものである。

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