是否有关于人工智能在药物设计中的应用的研究?

人工智能 深度学习 参考请求 应用 预言 药物设计
2021-11-02 23:58:45

是否有关于人工智能在药物设计中的应用的研究?

例如,您可以从现有数据集(基本上是什么产生什么)训练一个关于当前化合物、物质、结构及其产物和化学反应的深度学习模型。然后你给出的任务是找出如何从一组可用的物质中创造出金或银。然后该算法将找到化学反应(成功预测数据集中没有的新反应)并给出结果。也许黄金不是一个很好的例子,但实际情况是通过使用更简单的工艺或首次为制药行业合成一些物质来制造/设计更便宜的药物。

是否有任何成功的研究试图使用深度学习算法实现这一目标?

3个回答

是的,由于其明显的工业应用(我熟悉的大多数是在制药行业),很多人都从事过这类工作。这是2013 年的一篇论文,声称效果很好;跟踪引用它的论文可能会给你更多最近的工作。

是的,在预测分子和生物蛋白质之间的相互作用方面已经进行了成功的尝试,这些尝试已被用于通过使用卷积神经网络来识别潜在的治疗方法。

例如,在 2015 年,为基于结构的药物设计创建了第一个深度学习神经网络,该网络训练化学相互作用的 3 维表示,其工作原理类似于图像识别的工作原理(将较小的特征组合成更大、复杂的结构)。维基

研究:AtomNet:用于基于结构的药物发现中的生物活性预测的深度卷积神经网络


另一种方法是使用进化人工神经网络,可以达到很好的优化效果。

此外,2015 年的论文展示了启发式化学反应优化(CRO),其灵感来自化学反应的性质(例如,将不稳定的物质转化为稳定的物质)。模拟结果表明,CRO 通过基于群体的元启发式算法模拟分子的转变及其在化学反应中的相互作用,从而优于许多进化算法。

给定 ω1、ω2(来自上述论文)用于预测合成的示例伪代码算法:

 1: for all Matrices and vectors m in ω′ do
 2:     for all Elements e in m do
 3:         Generate a real r between 0 and 1
 4:         if r > 0.5 then
 5:             e =counterpart in m1
 6:         else
 7:             e =counterpart in m2
 8:         end if
 9:     end for
10: end for

它用于基于两个给定的解 ω1 和 ω2 生成新的解 ω'。

没有人提到使用深度神经网络和符号 AI 规划化学合成(发表在 Nature - 这里是arxiv 链接)。深度强化学习的应用令人印象深刻——他们使用蒙特卡罗树搜索和策略网络(a-la AlphaZero)来进行化学合成规划。作者声称,双盲测试表明专业化学家无法区分人类和人工智能生成的合成途径。

说到 Alpha* 的东西 - AlphaFold是最近在蛋白质折叠方面取得的成果,与所有竞争对手相比,它表现出了突破性的表现