論文の概要: A Priori Sampling of Transition States with Guided Diffusion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.25980v1
- Date: Thu, 26 Mar 2026 23:44:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-30 21:49:48.315747
- Title: A Priori Sampling of Transition States with Guided Diffusion
- Title(参考訳): 誘導拡散による遷移状態の事前サンプリング
- Authors: Hyukjun Lim, Soojung Yang, Lucas Pinède, Miguel Steiner, Yuanqi Du, Rafael Gómez-Bombarelli,
- Abstract要約: 本稿では,A Priori Smpling of TRAnsition States with Guided Diffusionを紹介する。
ASTRAは高い精度で遷移状態を見つけ、複数の反応経路を発見し、複雑な分子系の力学的研究を可能にする。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 14.221901684555233
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Transition states, the first-order saddle points on the potential energy surfaces, govern the kinetics and mechanisms of chemical reactions and conformational changes. Locating them is challenging because transition pathways are topologically complex and can proceed via an ensemble of diverse routes. Existing methods address these challenges by introducing heuristic assumptions about the pathway or reaction coordinates, which limits their applicability when a good initial guess is unavailable or when the guess precludes alternative, potentially relevant pathways. We propose to bypass such heuristic limitations by introducing ASTRA, A Priori Sampling of TRAnsition States with Guided Diffusion, which reframes the transition state search as an inference-time scaling problem for generative models. ASTRA trains a score-based diffusion model on configurations from known metastable states. Then, ASTRA guides inference toward the isodensity surface separating the basins of metastable states via a principled composition of conditional scores. A Score-Aligned Ascent (SAA) process then approximates a reaction coordinate from the difference between conditioned scores and combines it with physical forces to drive convergence onto first-order transition states. Validated on benchmarks from 2D potentials to biomolecular conformational changes and chemical reaction, ASTRA locates transition states with high precision and discovers multiple reaction pathways, enabling mechanistic studies of complex molecular systems.
- Abstract(参考訳): 遷移状態、一階のサドルはポテンシャルエネルギー表面を指し、化学反応や配座の変化の速度論と機構を制御している。
遷移経路はトポロジカルに複雑であり、様々な経路のアンサンブルを通すことができるため、それらの配置は困難である。
既存の手法では、経路や反応座標に関するヒューリスティックな仮定を導入することでこれらの課題に対処している。
本稿では,A Priori Smpling of TRAnsition States with Guided Diffusionを導入することで,このようなヒューリスティックな制約を回避することを提案する。
ASTRAは、既知の準安定状態から設定したスコアベースの拡散モデルを訓練する。
そして、ASTRAは、条件付きスコアの原理的構成により、準安定状態の流域を分離する等高線面への推論を導出する。
Score-Aligned Ascent (SAA) プロセスは、条件付きスコア間の差から反応座標を近似し、物理力と組み合わせて1次遷移状態への収束を駆動する。
2次元ポテンシャルから生体分子のコンフォメーション変化や化学反応へのベンチマークで検証されたASTRAは、遷移状態の高精度な位置を特定し、複数の反応経路を発見し、複雑な分子系の力学的な研究を可能にする。
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