Нейросеть Uni-Bond переводит 3D-структуры молекул в химические формулы с точностью 99,53%

Исследователи из нескольких российских институтов, включая AIRI и НИУ ВШЭ, разработали алгоритм искусственного интеллекта Uni-Bond, который преобразует трёхмерные координаты атомов в плоскую структурную формулу молекулы. Работа была представлена на конференции ICML в Сеуле.

В отличие от классических методов, которые определяют связи по расстояниям между атомами, новый подход анализирует геометрию всей молекулы целиком. Это позволяет строить граф связей непосредственно по 3D-координатам. Точность алгоритма достигает 99,53%, что в 20 раз снижает частоту ошибок по сравнению с предшественниками.

Модель проверяли на кластерах воды, где молекулы расположены очень близко, но не образуют химических связей. Uni-Bond корректно определил внутримолекулярные связи и не выявил ложных межмолекулярных взаимодействий, в отличие от предыдущих методов.

Нейросеть распознаёт пять типов связей: отсутствие связи, одинарные, двойные, тройные и ароматические. Последние особенно сложны, так как их геометрия промежуточна между одинарной и двойной связью. Использование глобальной информации о молекуле делает алгоритм устойчивым к шумам и искажениям.

В будущем разработчики планируют адаптировать модель для работы с заряженными частицами и радикалами, а также применять её для проверки структур, созданных другими ИИ-системами. Технология может пригодиться при создании новых химических соединений, в том числе в фармацевтике, но сроки внедрения пока не называются.