TGViewer
BRAIn Lab: Optimization and Beyond BRAIn Lab: Optimization and Beyond @brainlaboratory · 1.16K subscribers
Post #27 1.11K
Сегодня расскажем о нашей новой работе:

Thinking like a CHEMIST:
Combined Heterogeneous Embedding Model Integrating Structure and Tokens

[статья]

🔬 Зачем мы это делаем

В химии для представления молекул часто используют строковые форматы, например SMILES. Например, для кофеина SMILES-запись выглядит так:

C[n]1cnc2N(C)C(=O)N(C)C(=O)c12



То есть это буквально текстовое представление, и языковые модели работают с ним как с обычным текстом без помощи маскирования, без дополнительных эвристик [1].

Такие форматы удобны для хранения и передачи, но плохо отражают химическую структуру и свойства молекул. Большинство языковых моделей, применяемых в химии, обучены на SMILES-кодировках с использованием BPE-токенизации или её разновидностей — то есть статистических подходов к токенизации [2], [3].

⚠️ В связи с недостатками SMILES как представления данных для обучения, такие подходы не раскрывают полного потенциала языковых подходов в химии.

🧠 Что мы предлагаем

Мы разработали архитектуру, в основе которой:

• Химически обоснованное разбиение молекул на подструктуры (вместо классической data-driven токенизации),
• Сочетание языковых моделей и графовых нейросетей, объединяющее преимущества обоих подходов.

🔍 Основная идея — приближённое моделирование того, как химик воспринимает молекулу: как набор фрагментов с определёнными свойствами и взаимодействиями.

🧪 Предлагаемый подход

1. Разбиение молекулы на подструктуры с помощью BRICS-разбиения — эвристического метода, учитывающего принципы ретросинтетического анализа.
➕ BRICS разбивает молекулу по химически значимым связям на "кирпичики", используемые в синтезе новых соединений (см. изображение).

2. Для каждой подструктуры рассчитываем набор дескрипторов — численных признаков, описывающих:
• структуру,
• физико-химические свойства,
• топологические характеристики.

3. Передаём последовательность дескрипторов в языковую модель RoBERTa.

4. Параллельно строим граф молекулы и обучаем одну из моделей:
• GCN
• GIN
• Graphormer
с маскированием атомов и связей.

5. Совмещаем два представления (графовое и текстовое) через контрастивное обучение, которое выравнивает эмбеддинги графа и текста в общем латентном пространстве.

✅ Почему это работает

✔️ Дескрипторы дают химически обоснованные признаки, в отличие от случайных статистических токенов SMILES.
✔️ BRICS-разбиение соответствует интуиции химиков: оно оперирует синтетическими блоками.
✔️ Объединение двух каналов (графа и текста) позволяет компенсировать недостатки каждого:
• графовая модель хорошо захватывает структуру,
• языковая — улавливает сложные зависимости.

📊 Результаты

📈 В задачах классификации и регрессии (QSAR) наша модель значительно превосходит существующие подходы, включая MolFormer-XL, несмотря на меньший объём данных и времени обучения.

🤖 Даже простые модели, такие как XGBoost и LightGBM, обученные на наших дескрипторах, показывают впечатляющие результаты — это подтверждает качество предлагаемого представления молекул.

#разборстатьи
arXiv.org Thinking like a CHEMIST: Combined Heterogeneous Embedding Model... Representing molecular structures effectively in chemistry remains a challenging task. Language models and graph-based models are extensively utilized within this domain, consistently achieving...
  • 🔥 8
  • 🤯 2
More from @brainlaboratory
  1. Oct 15, 2026Про нас тут в официальном канале МФТИ рассказывают 👉👈 Сжать модель до 2–3 бит несложно.…
  2. Oct 9, 2026Владимир Алетов для московских долголетов (и не только) Мы не только ведём научную работу…
  3. Sep 25, 2026Post #325
  4. Sep 23, 2026Post #324
  5. Sep 13, 2026Присоединяйтесь к проектам BRAIn Lab и других лабораторий ИИИ МФТИ В рамках проекта можно…
  6. Sep 4, 2026🧠Как мы делали ИИ-ассистента для египтологов Год назад мы в BRAIn Lab c Институтом восток…
Threads Profile ViewerView any public Threads profile without an account.Open ThreadLook →Writing with AI? Make it sound human.Metric37 rewrites AI drafts so they read naturally. Free AI detector, 1,500 words free.Try Metric37 →