ИИ-система SECS определяет структуру молекул за минуты

Исследователи из Йенского университета, Helmholtz-Zentrum Berlin и компании Zakodium представили систему SECS, которая определяет структуру неизвестной молекулы напрямую из сырых данных спектроскопии. Анализ, на который у химиков уходили недели ручной интерпретации, занимает несколько минут.

Система объединяет три источника данных, которые обычно расшифровываются по отдельности: ЯМР, ИК-спектроскопию и масс-спектрометрию. Каждый метод несет частичную информацию о структуре, а вместе они дают достаточно ограничений, чтобы восстановить молекулу.

Пайплайн работает в два этапа. Сначала контрастное обучение сближает в общем пространстве представления спектры и соответствующие им структуры. Затем эволюционный алгоритм итеративно перебирает и улучшает структуры-кандидаты, отбирая ту, что лучше всего объясняет наблюдаемые спектры.

По данным авторов, система вышла на уровень эксперта и сохраняет работоспособность на реальных экспериментальных данных с шумом, а не только на синтетических примерах. Отдельно отмечается способность находить ошибки в уже опубликованных описаниях структур.

Определение структуры стоит в начале почти любого исследования в медицине, материаловедении и разработке аккумуляторов. Автоматизация этого шага убирает узкое место, когда соединения синтезируются быстрее, чем успевают быть проанализированы.

Проект: https://secs.lamalab.org