Sujungiant dirbtinį intelektą ir kvantinę kompiuteriją, galima paspartinti vaistų atradimą

Gegužės 13 d. Amerikos chemikų draugijos žurnale "Journal of Chemical Inform" paskelbtame tyrime "Insilico Medicine" ("Insilico"), klinikinės stadijos generatyviniu dirbtiniu intelektu (DI) grindžiama vaistų atradimo bendrovė, šiandien paskelbė, kad sujungė dvi sparčiai besivystančias technologijas - kvantinę kompiuteriją ir generatyvinį DI - ir sėkmingai pademonstravo galimus kvantinių generatyvinių priešpriešos tinklų privalumus generatyvinėje chemijoje. ation and Modeling", pagrindinį žurnalą kompiuterinio modeliavimo srityje, vadovavo "Insilico" Taivano ir Jungtinių Arabų Emyratų centrai, kurie daugiausia dėmesio skiria novatoriškiems ir proveržio metodams bei varikliams kurti ir konstruoti su sparčiai besivystančiomis technologijomis - įskaitant generatyvinį dirbtinį intelektą ir kvantinę kompiuteriją - siekiant paspartinti vaistų atradimą ir kūrimą. Tyrimus rėmė Toronto universiteto akseleravimo konsorciumo direktorius daktaras Alanas Aspuru-Guzikas ir Hon Hai (Foxconn) tyrimų instituto mokslininkai.

Šis tarptautinis bendradarbiavimas buvo labai įdomus projektas. Jis sukuria prielaidas tolesnei dirbtinio intelekto raidai, kai jis susiduria su vaistų atradimu. Tai pasaulinis bendradarbiavimas, kuriame kartu dirba "Foxconn", "Insilico", "Zapata Computing" ir Toronto universitetas."

Alán Aspuru-Guzik, "Acceleration Consortium" direktorius, Toronto universiteto informatikos ir chemijos profesorius.

Generatyviniai adversariniai tinklai (GAN) yra vienas sėkmingiausių generatyvinių modelių vaistų atradimo ir projektavimo srityje ir parodė puikių rezultatų generuojant duomenis, kurie imituoja duomenų pasiskirstymą įvairiose užduotyse. Klasikinį GAN modelį sudaro generatorius ir diskriminatorius. Generatorius kaip įvestį priima atsitiktinius triukšmus ir bando imituoti duomenų pasiskirstymą, o diskriminatorius bando atskirti netikrus ir tikrus pavyzdžius. GAN mokomas tol, kol diskriminatorius negali atskirti sugeneruotų duomenų nuo tikrų.

Šiame darbe mokslininkai ištyrė kvantinį pranašumą atrandant mažų molekulių vaistus, pakeisdami kiekvieną MolGAN, netiesioginės GAN mažiems molekuliniams grafams, dalį variacine kvantine grandine (VQC), žingsnis po žingsnio, įskaitant triukšmo generatorių, generatorių su pataisų metodu ir kvantinį diskriminatorių, ir palygindami jo veikimą su klasikiniu analogu.

Tyrimas ne tik parodė, kad apmokytos kvantinės GAN gali generuoti molekules, panašias į mokomąjį rinkinį, naudojant VQC kaip triukšmo generatorių, bet ir tai, kad kvantinis generatorius lenkia klasikinę GAN pagal generuojamų junginių vaistines savybes ir į tikslą nukreiptą etaloną. Be to, tyrimas parodė, kad kvantinis GAN diskriminatorius, turintis tik keliasdešimt išmokstamų parametrų, gali generuoti tinkamas molekules ir lenkia klasikinį analogą, turintį dešimtis tūkstančių parametrų, pagal generuojamų molekulių savybes ir KL-skirtumo balą.

Pripažįstama, kad kvantinė kompiuterija yra kitas technologijų proveržis, kuris turės didelį poveikį, o farmacijos pramonė, manoma, bus viena iš pirmųjų pramonės šakų, kurios gaus naudos iš šios pažangos. Šis dokumentas rodo pirmąjį "Insilico" pėdsaką kvantinių skaičiavimų su dirbtiniu intelektu srityje kuriant molekules ir pabrėžia mūsų viziją šioje srityje."

Dr. Jimmy Yen-Chu Lin, "Insilico Medicine Taiwan" generalinis direktorius ir straipsnio autorius korespondentas

Remdamiesi šiomis išvadomis, "Insilico" mokslininkai planuoja integruoti hibridinį kvantinį GAN modelį į bendrovės patentuotą mažų molekulių generavimo variklį "Chemistry42", kad dar labiau paspartintų ir patobulintų dirbtiniu intelektu paremtą vaistų atradimo ir kūrimo procesą.

Bendrovė "Insilico" viena pirmųjų pradėjo naudoti GAN de novo molekulių projektavimui ir 2016 m. paskelbė pirmąjį straipsnį šioje srityje. Bendrovė pateikė 11 ikiklinikinių kandidatų, naudodama GAN pagrįstus generatyvinius dirbtinio intelekto modelius, o jos pagrindinė programa buvo patvirtinta I fazės klinikiniuose tyrimuose.

"Didžiuojuosi teigiamais rezultatais, kuriuos savo pastangomis ir inovacijomis pasiekė mūsų kvantinių skaičiavimų komanda, - sakė daktaras Aleksas Žavoronkovas, bendrovės "Insilico Medicine" įkūrėjas ir generalinis direktorius. "Tikiu, kad tai pirmas mažas žingsnis mūsų kelionėje. Šiuo metu dirbame prie proveržio eksperimento su tikru kvantiniu kompiuteriu, skirtu chemijai, ir tikimės, kad galėsime pasidalyti "Insilico" gerąja patirtimi su pramonės ir akademinės bendruomenės atstovais."

Šaltiniai:

Insilico Medicine