Глубокие генеративные конкурентные нейронные сети для малых органических молекулярных структур

Цель: разработка и экспериментальная оценка набора эффективных архитектур глубоких генеративных конкурентных нейронных сетей и алгоритмов их обучения для генерации малых органических молекулярных структур с заданными свойствами. Разработана архитектура RANC (Reinforced Adversarial Neural Computer) глубокой конкурентной нейронной сети для программной системы генерации малых органических молекулярных структур с заданными свойствами. Показано, что она позволяет генерировать более качественные молекулярные соединения по сравнению конкурентом – нейронной сетью с архитектурой ORGANIC (Objective Reinforced Generative Adversarial Network for Inverse Chemical Design).Разработана архитектура ATNC (Adversarial Threshold Neural Computer) глубокой конкурентной нейронной сети для программной системы генерации малых органических молекулярных структур с заданными свойствами на основе архитектуры RANC c добавлением специального блока, который фильтрует недостаточно качественные молекулярные соединения уже на этапе генерации. Показано, что она позволяет генерировать более качественные молекулярные соединения по сравнению с программными системами RANC. Разработана архитектура RSAAE (Reinforced Seq2Seq Adversarial Autoencoder) глубокой конкурентной нейронной сети для программной системы генерации малых органических молекулярных структур с заданными свойствами на основе архитектуры RANC с добавлением специального блока, который обеспечивает повышение процента генерации семантически валидных строк (молекул). Показано, что в экспериментах с предобучением (выполняется на больших выборках) и дальнейшим дообучением (выполняется на небольших выборках) RSAAE эффективнее RANC и ATNC, а в экспериментах только на небольших выборках ATNC эффективнее RANC и ATNC. Предложенные программные системы на основе глубоких генеративных конкурентных нейронных сетей применяются в компании ООО «Инсилико» (Москва) для генерации новых молекулярных структур. Результаты внедрены в Университете ИТМО.