Accurate Prediction of Aqueous Free Solvation Energies Using 3D Atomic Feature-Based Graph Neural Network with Transfer Learning

溶剂化 人工神经网络 计算机科学 分子图 人工智能 均方误差 机器学习 数据集 图形 算法 化学 分子 理论计算机科学 数学 统计 有机化学
作者
Dongdong Zhang,Song Xia,Yingkai Zhang
出处
期刊:Journal of Chemical Information and Modeling [American Chemical Society]
卷期号:62 (8): 1840-1848 被引量:42
标识
DOI:10.1021/acs.jcim.2c00260
摘要

Graph neural network (GNN)-based deep learning (DL) models have been widely implemented to predict the experimental aqueous solvation free energy, while its prediction accuracy has reached a plateau partly due to the scarcity of available experimental data. In order to tackle this challenge, we first build a large and diverse calculated data set Frag20-Aqsol-100K of aqueous solvation free energy with reasonable computational cost and accuracy via electronic structure calculations with continuum solvent models. Then, we develop a novel 3D atomic feature-based GNN model with the principal neighborhood aggregation (PNAConv) and demonstrate that 3D atomic features obtained from molecular mechanics-optimized geometries can significantly improve the learning power of GNN models in predicting calculated solvation free energies. Finally, we employ a transfer learning strategy by pre-training our DL model on Frag20-Aqsol-100K and fine-tuning it on the small experimental data set, and the fine-tuned model A3D-PNAConv-FT achieves the state-of-the-art prediction on the FreeSolv data set with a root-mean-squared error of 0.719 kcal/mol and a mean-absolute error of 0.417 kcal/mol using random data splits. These results indicate that integrating molecular modeling and DL would be a promising strategy to develop robust prediction models in molecular science. The source code and data are accessible at: https://yzhang.hpc.nyu.edu/IMA.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
落寞蓝天发布了新的文献求助10
1秒前
勤奋的热狗完成签到 ,获得积分10
4秒前
happy完成签到,获得积分10
6秒前
9秒前
宜醉宜游宜睡应助lanbing802采纳,获得10
9秒前
10秒前
宣洋发布了新的文献求助10
13秒前
托塔小姐完成签到,获得积分10
13秒前
在水一方应助清脆的丹南采纳,获得10
15秒前
余琳发布了新的文献求助10
15秒前
17秒前
旧梦发布了新的文献求助10
18秒前
21秒前
清脆的丹南完成签到,获得积分10
21秒前
23秒前
ywq发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
宣洋完成签到,获得积分20
24秒前
24秒前
wllllll发布了新的文献求助20
26秒前
27秒前
坚强的虔发布了新的文献求助10
28秒前
29秒前
lk完成签到,获得积分10
29秒前
秋雅发布了新的文献求助10
29秒前
你的益达ymh完成签到,获得积分10
29秒前
30秒前
科研通AI2S应助wisteety采纳,获得10
30秒前
海洋完成签到,获得积分20
31秒前
31秒前
ossantu发布了新的文献求助10
31秒前
32秒前
余琳完成签到,获得积分10
33秒前
阔达蓝血发布了新的文献求助10
33秒前
彭于晏应助旧梦采纳,获得10
33秒前
Erich发布了新的文献求助10
35秒前
廉锦枫发布了新的文献求助10
36秒前
海洋发布了新的文献求助10
36秒前
38秒前
38秒前
高分求助中
Evolution 10000
ISSN 2159-8274 EISSN 2159-8290 1000
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
Ore genesis in the Zambian Copperbelt with particular reference to the northern sector of the Chambishi basin 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3161053
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2812453
关于积分的说明 7895410
捐赠科研通 2471252
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1315934
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 631074
版权声明 602094