Attenzione quantistica variazionale per l’apprendimento di grafi molecolari

Abstract degli autori

La previsione delle proprietà molecolari è centrale nella scoperta computazionale di farmaci, dove le reti neurali a grafo imparano a ponderare gli ambienti atomici vicini durante il passaggio dei messaggi. Tuttavia, non è ancora chiaro come i circuiti quantistici variazionali modifichino il comportamento dell’attenzione appresa nei grafi molecolari. Presentiamo un meccanismo di attenzione quantistica variazionale consapevole degli archi per l’apprendimento di grafi molecolari, in cui l’atomo ricevente, l’atomo vicino e il legame che li connette determinano congiuntamente lo stato di attenzione quantistica. Nei cinque compiti di previsione delle proprietà molecolari e dell’attività biologica, QGAT ottiene prestazioni competitive rispetto a GATv2, con un miglioramento costante su BBBP in tutti e sei gli ansatz di circuito valutati. Confrontiamo inoltre il modo in cui i punteggi di attenzione quantistica e classica ponderano la struttura molecolare, al di là dell’accuratezza. Nella serie di inibitori BACE1 Verubecestat, QGAT ottiene una correlazione di Spearman superiore a GATv2 e assegna attribuzioni positive a diverse modifiche strutturali in linea con le relazioni struttura-attività (SAR) riportate. Questo caso di studio mostra che i due meccanismi di attenzione possono presentare comportamenti diversi nelle previsioni e nelle attribuzioni per analoghi BACE1 strutturalmente correlati, mentre è necessaria una validazione più ampia per determinare con quale coerenza queste differenze si generalizzino a diverse serie chimiche e diversi bersagli. Le ablazioni del circuito mostrano inoltre che le prestazioni dipendono dalla progettazione del circuito. Nel complesso, questi risultati mostrano che l’attenzione quantistica variazionale può costituire un’alternativa praticabile alla parametrizzazione dell’attenzione molecolare, inducendo al contempo comportamenti dipendenti dal circuito e dalla chimica, distinti da quelli di un valutatore classico corrispondente.