准确率达60.8%，浙大基于Transformer的化学逆合成预测模型，登Nature子刊

☞☞☞AI 智能聊天, 问答助手, AI 智能搜索, 免费无限量使用 DeepSeek R1 模型☜☜☜

编辑 | KX

逆合成是药物发现和有机合成中的一项关键任务，AI 越来越多地用于加快这一过程。

现有 AI 方法性能不尽人意，多样性有限。在实践中，化学反应通常会引起局部分子变化，反应物和产物之间存在很大重叠。

受此启发，浙江大学侯廷军团队提出将单步逆合成预测重新定义为分子串编辑任务，迭代细化目标分子串以生成前体化合物。并提出了基于编辑的逆合成模型 EditRetro，该模型可以实现高质量和多样化的预测。

大量实验表明，模型在标准基准数据集 USPTO-50 K 上取得了出色的性能，top-1 准确率达到 60.8%。

结果表明，EditRetro 表现出良好的泛化能力和稳健性，凸显了其在 AI 驱动的化学合成规划领域的潜力。

相关研究以「Retrosynthesis prediction with an iterative string editing model」为题，于 7 月 30 日发布在《Nature Communications》上。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50617-1

分子合成路径设计是有机合成的一项重要任务，对生物医学、制药和材料工业等各个领域都具有重要意义。

逆合成分析是开发合成路线最广泛使用的方法。它包括使用已建立的反应将分子迭代分解为更简单、更易于合成的前体。

近年来，AI 驱动的逆合成促进了对更复杂分子的探索，大大减少了设计合成实验所需的时间和精力。单步逆合成预测是逆合成规划的重要组成部分，目前已有几种基于深度学习的方法，且效果优异。这些方法大致可分为三类：基于模板的方法、无模板的方法和半基于模板的方法。

在此，研究人员专注于无模板逆合成预测。提出将问题重新定义为分子字符串编辑任务，并提出基于编辑的逆合成模型 EditRetro，可以实现高质量和多样化的预测。

图示：所提出的基于分子串的逆合成的 EditRetro 方法的示意图。（来源：论文）

该研究的核心概念是，通过使用 Levenshtein 操作的迭代编辑过程生成反应物字符串。该方法从基于编辑的序列生成模型的最新进展中汲取灵感。具体来说，采用了 EDITOR 中的操作，EDITOR 是一种基于编辑的 Transformer，专为神经机器翻译而设计。

EditRetro 概述

EditRetro 模型包含三种编辑操作，即序列重新定位、占位符插入和标记插入，以生成反应物字符串。它由一个 Transformer 模型实现，该模型由一个编码器和三个解码器组成，两者都由堆叠的 Transformer 块组成。

• 重新定位解码器：重新定位操作包括基本的 token 编辑操作，例如保留、删除和重新排序。它可以与识别反应中心的过程进行比较，包括重新排序和删除原子或基团以获得合成子。
• 占位符解码器：占位符插入策略（分类器）预测要在相邻 token 之间插入的占位符数量。它在确定反应物的结构方面起着至关重要的作用，类似于识别从序列重新定位阶段获得的中间合成子中添加原子或基团的位置。
• Token 解码器：token 插入策略（分类器），负责为每个占位符生成候选 token。这对于确定可用于合成目标产品的实际反应物至关重要。该过程可以看作是合成子完成的类似过程，结合占位符插入操作。

EditRetro 模型通过其非自回归解码器提高了生成效率。尽管结合了额外的解码器来迭代预测编辑操作，但 EditRetro 在每个解码器内并行执行编辑操作（即非自回归生成）。

码上飞

码上飞（CodeFlying） 是一款AI自动化开发平台，通过自然语言描述即可自动生成完整应用程序。

430 查看详情

当给定一个目标分子时，编码器将其字符串作为输入并生成相应的隐藏表示，然后将其用作解码器交叉注意模块的输入。类似地，解码器也在第一次迭代时将产品字符串作为输入。在每次解码迭代期间，三个解码器依次执行。

优于基线、生成准确反应物

研究人员在公共基准数据集 USPTO-50K 和 USPTO-FULL 上评估了所提方法。大量实验结果表明，该方法在预测准确度方面优于其他基线，包括最先进的基于序列的方法 R-SMILES 和基于图编辑的方法 Graph2Edits。

EditRetro 在基准逆合成数据集 USPTO-50K 上进行的大量实验表明，EditRetro 取得了优越的性能，top-1 精确匹配准确率达到 60.8%。

此外，在更大的 USPTO-FULL 数据集上，其中 top-1 精确匹配准确率达到 52.2%，证明了其在更多样化和更具挑战性的化学反应中是有效的。

EditRetro 在 RoundTrip 和 MaxFrag 准确率方面也表现出优于基线方法的性能。这证明了 EditRetro 能够有效地学习化学规则。

此外，EditRetro 通过精心设计的推理模块提供多样化的预测。该模块结合了重新定位采样和序列增强，有助于生成多样化和变化的预测。重新定位采样对重新定位动作的预测进行采样，从而能够识别不同的反应位点。序列增强从不同的产品变体到反应物生成不同的编辑途径，从而提高了预测的准确性和多样性。这两种策略共同作用，提高了预测的准确性和多样性。

进一步的实验验证了 EditRetro 在一些更复杂的反应中的优越性，包括手性、开环和成环反应。结果证实了 EditRetro 在这些具有挑战性的场景中的优越性，证明了它能够处理不同类型的化学转化。

在多步合成规划中的实用性

特别是，EditRetro 在四个多步骤逆合成规划场景中的成功应用证明了其实用性。

为了评估 EditRetro 在合成规划中的实用性，通过连续的逆合成预测设计完整的化学途径。研究人员选择了四种具有重要药用价值的目标化合物进行评估：非布司他、奥希替尼、GPX4 的变构激活剂和 DDR1 激酶抑制剂 INS015_037。

图示：EditRetro 的多步逆合成预测。（来源：论文）

所有四个示例都产生了与文献中报道的途径非常一致的逆合成途径，大多数预测排名在前两位。在考虑的 16 个单独步骤中，有 10 个步骤的预测准确率为 1。这些结果证明了 EditRetro 在实际逆合成预测中的实际潜力。

通过提供有价值的见解并促进高效合成路线的设计，该方法有望在逆合成规划领域得到实际应用。

以上就是准确率达60.8%，浙大基于Transformer的化学逆合成预测模型，登Nature子刊的详细内容，更多请关注其它相关文章！

# 梦中  # 网站建设在哪里可以  # SEO的范围  # 建设银行网站打印账单  # 某网站seo诊断分析和优化方案  # 金融行业seo推广公司  # 昆山网站建设专家  # 电视剧营销推广  # 耀州区营销型网站建设  # 遵化公司网站优化  # 网站学习培训前端优化seo  # 理论  # 提高了  # 表现出  # 将其  # 太平洋  # 率达到  # 丰田  # 证明了  # 迭代  # 率达 

相关栏目： 【 行业新闻62819 】 【 科技资讯67470 】

相关推荐： 阿里达摩院向公众免费开放100项AI专利许可  管提需求，大模型解决问题：图表处理神器SheetCopilot上线  电力人工智能数据集目录首次发布  谷歌计划在上海举办开发者大会，重点关注机器学习和生成式AI领域  传字节内测对话式 AI 产品，代号「Grace」；马斯克嘲讽苹果 头显；比亚迪 F 品牌定名「方程豹」  优傲机器人的人机协作技术 助力中小企发展  亚太地区 70% 的企业高管正探索生成式 AI 应用或已经进行投资  美图发布国内首个“懂美学的”AI视觉大模型MiracleVision  人才智能平台转型中的人工智能的关键角色  V社谈AI制作游戏被ban：为确保开发者有素材所有权  纪录片 《寻找人工智能》全集1080P超清  下一个前沿：量子机器学习和人工智能的未来  尼康尼克尔Z 180-600mm f/5.6-6.3 VR镜头发布：12499元 拍鸟神器  破解零碳产业园建设规范和成果评价难题  DreamAvatar数字人使用教程  微软Xbox称VR和AR还需要时间 先玩大的  Meta将VR头显最低年龄限制从13岁降至10岁  OpenAI 引入个性化指令功能，消除对话中的重复偏好与信息  小米发布CyberDog2 - 他们的第二代仿生四足机器人展示  揭晓2025年玻尔兹曼奖：Hopfield网络创始人荣获奖项  Midjourney创始人：AI应该成为人类思想的延伸  AI大举入侵内容行业，哪些上市*及动漫公司进行了布局？  推动综合能源服务高质量发展  谷歌AudioPaLM实现「文本+音频」双模态解决，说听两用大模型  Meta 人工智能业务落后竞争对手，研究人员大量离职成重要原因  人工智能即将进入Windows：企业准备好安全策略设置了吗?  苹果AR头显商标与华为撞车，在中国或改名  日本演员工会提出AI立法建议 要求建立“声音肖像权”  人工智能大胆预测：银河系至少有2万个地球，36种外星文明  人工智能助力精准学习，猿辅导小猿学练机满足学生个性化学习需求  警惕！AI或致虚假信息泛滥  厂商陆续公布AI进展 完美世界游戏展示复合应用AI in GamePlay  全国青少年无人机大赛重庆市选拔赛开赛 1252名中小学生参加  微盟宣布联合腾讯云共建行业大模型：加快激活AI大模型智能应用  学生作文评分的新趋势：教师与AI的合作模式  中国联通发布图文AI大模型，可实现以文生图、视频剪辑  优地网络助力新媒体拥抱人工智能时代  WPS AI 官网上线：可申请体验官资格，支持 Windows、安卓端下载  组建团队，字节跳动要造机器人？  金山办公宣布与英伟达团队合作，加速WPS AI服务  即时 AI再次升级 30秒生成自带动效的网页 生成速度提升100%  鸿蒙智能座舱的AI大模型革新，引领智能座舱领域的变革吗？  彬州市第三届青少年机器人创新大赛成功举办  衡水市冀州中学机器人社团在世界机器人大赛中斩获佳绩  第 66 届格莱美奖规定，AI 作品将无法获得评奖资格  「模仿学习」只会套话？解释微调+130亿参数Orca：推理能力打平ChatGPT  如何利用AI工具写好本科论文：科技助你一臂之力  大疆 Air 3 无人机售价和实物照片曝光  AI工具助力公司实施每周4.5天工作制，带来巨大效益  中国最强AI研究院的大模型为何迟到了