Out-of-the-box deep learning prediction of pharmaceutical properties by broadly learned knowledge-based molecular representations

深度学习 人工智能 计算机科学 特征学习 特征(语言学) 水准点(测量) 机器学习 利用 图形 化学信息学 深层神经网络 指纹(计算) 人工神经网络 化学 理论计算机科学 哲学 计算化学 语言学 地理 计算机安全 大地测量学
作者
Wan Xiang Shen,Xian Zeng,Feng Zhu,Ya li Wang,Qin Chu,Ying Tan,Yu Jiang,Yu Chen
出处
期刊:Nature Machine Intelligence [Springer Nature]
卷期号:3 (4): 334-343 被引量:109
标识
DOI:10.1038/s42256-021-00301-6
摘要

Successful deep learning critically depends on the representation of the learned objects. Recent state-of-the-art pharmaceutical deep learning models successfully exploit graph-based de novo learning of molecular representations. Nonetheless, the combined potential of human expert knowledge of molecular representations and convolution neural networks has not been adequately explored for enhanced learning of pharmaceutical properties. Here we show that broader exploration of human-knowledge-based molecular representations enables more enhanced deep learning of pharmaceutical properties. By broad learning of 1,456 molecular descriptors and 16,204 fingerprint features of 8,506,205 molecules, a new feature-generation method MolMap was developed for mapping these molecular descriptors and fingerprint features into robust two-dimensional feature maps. Convolution-neural-network-based MolMapNet models were constructed for out-of-the-box deep learning of pharmaceutical properties, which outperformed the graph-based and other established models on most of the 26 pharmaceutically relevant benchmark datasets and a novel dataset. The MolMapNet learned important features that are consistent with the literature-reported molecular features.

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