Microsoft Research informoval o publikovaní modelu RetroChimera v časopise Nature. Ide o rámec na predpovedanie retrosyntézy, ktorý spája dva modely. Retrosyntetický návrh vychádza z cieľovej molekuly a hľadá možné prekurzory alebo rozdelenia, z ktorých sa dá uvažovať o jej príprave. RetroChimera predstavuje túto úlohu kombináciou dvoch odlišných modelovacích prístupov, ktorých návrhy sa následne spoločne hodnotia.

Dva modely, dva spôsoby návrhu

Prvou súčasťou je R-SMILES 2, model typu Transformer, ktorý vytvára návrhy priamo z molekuly zadanej ako vstup. Ide o de-novo model: predikuje molekuly prekurzorov bez toho, aby jeho opísaná úloha spočívala vo výbere reakčnej šablóny a určení miesta jej použitia. V rámci RetroChimera tak poskytuje jednu cestu od zadanej molekuly k možným predchodcom.

Druhou súčasťou je NeuralLoc, model grafovej neurónovej siete. Zakóduje cieľové molekuly aj reakčné šablóny ako grafy, vyberá šablóny a predikuje, kde ich uplatniť. Jeho postup teda pracuje so šablónami a s ich umiestnením na molekule. R-SMILES 2 a NeuralLoc riešia predikciu rozdielnymi spôsobmi; rámec môže využiť výsledky oboch pri zostavovaní poradia návrhov.

Ako sa návrhy kombinujú

RetroChimera spája zoradené predikcie svojich dvoch podmodelov pomocou naučenej ensemblingovej stratégie. Tá pracuje s hlasmi závislými od poradia: umiestnenie návrhu v poradí ovplyvňuje jeho hlasovanie pri spoločnom hodnotení. Ak oba modely navrhnú rovnakú reakciu, hlasy sa sčítajú. Zhoda tak vstupuje do výsledného poradia, pričom kombinovanie zohľadňuje aj pozície návrhov v jednotlivých zoznamoch.

Tento opis ukazuje, čo rámec kombinuje: priamu predikciu prekurzorov a prístup založený na výbere šablóny, jej umiestnení a následnom poradí návrhov. Výsledkom nie je iba samostatný výstup jedného z modelov. RetroChimera vytvára spoločné hodnotenie ich zoradených predikcií podľa naučeného postupu. Z dostupného opisu však nevyplýva, že by samotné poradie zaručovalo uskutočniteľnosť návrhu alebo že by nahrádzalo posúdenie chemikom.

Výsledky uvedené v článku

Článok uvádza silný výkon RetroChimery v bežných aj zriedkavých triedach reakcií a predikcie, ktoré sa lepšie zhodujú s úsudkom chemikov. Osobitne opisuje slepé testy: odborní chemici uprednostnili návrhy RetroChimery na rozpojenie zložitých molekúl pred návrhmi jej jednotlivých podmodelov, zavedených prístupov aj samotnej testovacej množiny. Ide o porovnanie preferencií, ako ho podáva článok, a nie o tvrdenie, že systém samostatne vykonáva syntézu.

Pre čitateľa je dôležité rozlišovať medzi predikciou retrosyntézy a praktickou prípravou molekuly. Opísaným výstupom sú návrhy rozpojení alebo prekurzorov. Hodnotenie odborníkov sa týkalo toho, ktoré návrhy uprednostnili v slepých testoch. Článok neuvádza, že každá predikcia bola experimentálne overená, preto tieto výsledky samy osebe neznamenajú potvrdenie každej navrhnutej cesty. Prínos opísaný Microsoft Research spočíva v spojení modelov a v hodnotení návrhov, nie v automatickom potvrdení ich laboratórnej realizácie.

Dostupnosť

Microsoft Research uviedol, že zverejnil implementáciu RetroChimery aj jej váhy ako open source. Článok zároveň uvádza, že model je dostupný na GitHube pod licenciou MIT a prístupný cez Microsoft Foundry. Tieto informácie umožňujú záujemcom zistiť, kde Microsoft model sprístupňuje; samy osebe nepredstavujú ďalšie hodnotenie jeho výkonu. Základná myšlienka rámca zostáva kombinácia dvoch modelov: R-SMILES 2 predikuje prekurzory priamo zo vstupnej molekuly, zatiaľ čo NeuralLoc vyberá reakčné šablóny a určuje ich použitie. Naučené hlasovanie potom spája ich zoradené návrhy, pričom odmena za zhodu je súčasťou opísanej stratégie.

Publikovanie v časopise Nature Microsoft Research spája s prácou na predikcii syntézy malých molekúl vo veľkom rozsahu. Podstatnou črtou oznámenia je, že návrhy sa skladajú z rôznych modelových pohľadov a že v slepých testoch získali preferenciu odborníkov pri zložitých molekulách. Pri interpretácii treba zachovať rozsah týchto tvrdení: ide o výsledky a dostupnosť, ktoré uvádza článok Microsoft Research, a o predikcie retrosyntézy určené na posúdenie.