論文の概要: PhysECD: A Physics-Constrained E(3)-Equivariant Framework for Electronic Circular Dichroism Spectrum Prediction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.21892v1
• Date: Sat, 22 Aug 2026 10:07:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-25 13:29:43.510919
• Title: PhysECD: A Physics-Constrained E(3)-Equivariant Framework for Electronic Circular Dichroism Spectrum Prediction
• Title（参考訳）: PhysECD:電子循環二色性スペクトル予測のための物理制約E(3)-等価フレームワーク
• Abstract要約: 物理に制約のあるパリティを意識したE(3)-等価なフレームワークであるPhysECDを提案する。 個々のコンバータの3次元構造から直接、ECDスペクトルを予測する。 CMCDSデータセット上では、PhysECDは分子ごとのスペクトルピアソン相関が 0.642 (平均) / 0.822 (中間) に達する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.109795392447026
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The electronic circular dichroism (ECD) spectrum is a primary experimental probe for assigning the absolute configuration of chiral molecules, yet interpreting a measured spectrum requires time-dependent density functional theory (TDDFT) calculations that can cost hours per molecule and must be repeated for every candidate stereoisomer and conformation. We present PhysECD, a physics-constrained, parity-aware E(3)-equivariant framework that bypasses computationally expensive TDDFT and predicts ECD spectra directly from the 3D structure of an individual conformer. Instead of regressing the spectrum as an opaque sequence, PhysECD predicts the physical quantities that generate it: per-state excitation energies and electric and magnetic transition dipoles. These quantities determine the rotatory strength R -- the dot product of the two dipoles, a pseudoscalar that reverses sign under mirror reflection -- and yield the final spectrum through a differentiable Gaussian-broadening formula derived from the underlying physics. The parity structure of the equivariant features guarantees the correct chiroptical symmetry: reflecting a molecule exactly negates the predicted spectrum. On the CMCDS dataset, PhysECD attains a per-molecule spectral Pearson correlation of 0.642 (mean) / 0.822 (median), substantially exceeding prior learned predictors while remaining physically interpretable. Experiments across multiple backbones further show that the framework is backbone-agnostic, paving the way for real-time assignment of absolute configuration.
• Abstract（参考訳）: 電子円二色性スペクトル (ECD) はキラル分子の絶対配置を割り当てるための第一の実験プローブであるが、測定されたスペクトルを解釈するには時間依存密度汎関数理論 (TDDFT) 計算が必要である。 本稿では,計算コストのかかるTDDFTを回避し,個々のコンストラクタの3次元構造から直接ECDスペクトルを予測する物理制約付きパリティ対応E(3)-equivariantフレームワークであるPhysECDを提案する。 スペクトルを不透明なシーケンスとして回帰させる代わりに、PhysECDはそれを生成する物理量、すなわち状態当たりの励起エネルギーと電気および磁気遷移双極子を予測する。 これらの量によって、2つのダイポールのドット積である回転強度Rが決定され、ミラー反射の下で符号を反転させる擬似スカラーが、基礎となる物理学から派生した微分可能なガウス膨張式を通じて最終スペクトルが生成される。 等変成分のパリティ構造は正しい光学対称性を保証し、分子の反射は予測スペクトルを正確に否定する。 CMCDSデータセット上では、PhysECDは分子ごとのスペクトルピアソン相関を0.642 (平均) / 0.822 (中間)とし、物理的に解釈可能でありながら、学習前の予測値を大幅に上回っている。 複数のバックボーンにわたる実験では、フレームワークがバックボーンに依存しないことが示され、絶対的な設定をリアルタイムに割り当てる道が開かれた。

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