Dentro brevemente
- O novo método baseado em trem tensor acelera muito o processo de previsão de estruturas moleculares em 5X a 20X em relação aos métodos tradicionais.
- A metodologia ajuda a acelerar a descoberta de medicamentos e a pesquisa em ciência de materiais, gerando eficientemente conjuntos de dados de estrutura molecular sem a necessidade de dados de treinamento.
- Esta abordagem supera ferramentas convencionais como o CREST e abre novas possibilidades para analisar grandes moléculas e melhorar as investigações químicas quânticas.
NOTÍCIAS – – A Terra Quantum, líder global em tecnologia quântica, anunciou hoje um novo método para prever estruturas moleculares com maior eficiência e velocidade em um esforço de pesquisa conjunto com o Prof. Na Alemanha. O método baseado em rede de tensores quânticos mostrou uma aceleração de 5X a 20X na determinação da estrutura molecular, em relação aos métodos clássicos.
O artigo “Tensor Train Optimization for Conformational Sampling of Organic Molecules” foi publicado recentemente no ChemRxiv e abre caminho para aplicações industriais em ciência de materiais e medicina.
Compreender as estruturas das moléculas é muitas vezes um gargalo no processo de descoberta de medicamentos. Muitas vezes é caro e demorado obter dados de estrutura molecular de alta qualidade. O método Terra Quantum gera conjuntos de dados de estrutura molecular com métodos rápidos, altamente eficientes e precisos.
“Ser capaz de rastrear uma ampla gama de produtos químicos pode permitir uma aceleração significativa no processo de design de medicamentos, reduzindo o tempo necessário para encontrar um potencial candidato a medicamento”, disse Markus Pflitsch, CEO e fundador da Terra Quantum.
O processo de recálculo é chamado de “busca de conformador”, que é usado para determinar a conformação de uma molécula. O objetivo deste processo é encontrar as estruturas 3D mais estáveis das moléculas. Em contraste com os métodos convencionais de IA, o método Terra Quantum não requer dados de treinamento e funciona bem em casos onde os conjuntos de dados são limitados.
O novo método superou o método convencional na análise e previsão de um amplo conjunto de dados de moléculas, incluindo penicilina e ritonavir (uma molécula utilizada para tratar o VIH).
O desafio computacional é que o número de combinações possíveis aumenta em relação ao número de ligações flexíveis na molécula. O tempo e a capacidade computacional necessários para procurar um site correspondente podem rapidamente se tornar proibitivos.
Todo o processo de desenvolvimento de medicamentos pode custar entre US$ 1 e US$ 2 bilhões por medicamento aprovado, com uma grande porcentagem desse valor indo para ensaios clínicos. Encontrar moléculas estáveis é a base do desenvolvimento de medicamentos e da criação de novas substâncias e produtos químicos.
Ao contrário dos métodos tradicionais para determinar estruturas moleculares, o método baseado em rede tensorial do Terra Quantum pode detectar e analisar moléculas sem a necessidade de sintetizá-las.
“A otimização do trem tensor na busca de conformadores oferece uma abordagem baseada na física, ao contrário da maioria dos métodos de aprendizado de máquina que dependem de grandes conjuntos de dados”, disse o Dr. Roman Ellerbrock, Chefe de Pesquisa Aplicada em Química, Terra Quantum. “Nosso método encontra conformadores mais precisos com menos testes de função do que métodos de otimização concorrentes, proporcionando aceleração significativa e resolução dependente de dados.”
Vários métodos têm sido utilizados para resolver este problema em moléculas pequenas e médias, um dos mais eficazes é o CREST, um programa de código aberto para pesquisa em química molecular. O método Terra Quantum apresentou uma aceleração significativa em comparação ao CREST.
“Com a eficiência baseada no trem tensor, a amostragem de moléculas em conformadores pode ser bastante acelerada, em comparação com os métodos de última geração na área. Isso abre a possibilidade de tratar moléculas grandes que de outra forma levariam a um explosão de custos computacionais Portanto, adicionamos agora uma ferramenta importante para realizar investigações químicas “Quantum prevê moléculas grandes”, disse o Prof. Dr. Christoph Bannwarth, professor de Química Quântica na RWTH Aachen University.
Redes tensores são estruturas matemáticas usadas na física quântica para representar e manipular com eficiência dados multidimensionais complexos. Essas estruturas podem representar configurações complexas e trabalhar diretamente nas propriedades matemáticas moleculares sem a necessidade de treinamento em dados pré-existentes.
A próxima fase desta pesquisa se concentrará em moléculas grandes, peptídeos cíclicos, no cálculo da síntese de proteínas e na colaboração com parceiros da indústria para atender a necessidades específicas.
