효율적인 분자 역설계 방법
EFFICIENT INVERSE MOLECULAR DESIGN METHOD
특허 요약
본 발명에서는 CSA 알고리즘에 기반하여 미리 정의된 분자 수정 연산들을 통해 분자의 물성을 최적화시키는 새로운 전산화학 방법을 제시한다. 앞으로 본 명세서에서는 새롭게 개발된 분자 물성 최적화 알고리즘을 MolFinder라고 부른다. 본 발명의 일실시예에 따른 MolFinder 모델은 데이터에 의존하지 않고 다양한 분자들을 생성한다. 그리고 초기에 빠르게 목적함수에 맞게 수렴이 되는 것을 확인했다. 또한 딥러닝에 필요한 대량의 데이터가 필요없다. 계산 수행에 사용할 필요 분자 개수 정도만 있으면 된다. 그러므로 분자 생성을 좀 더 쉽고 간단하게 할 수 있으며, 컴퓨팅 자원 역시 많이 필요가 없다. 이를 통해 원하는 물성의 분자들을 쉽고 간편하게 생성하며, 다양한 분자들을 얻을 수 있다.
청구항
번호청구항
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SMILES(Simplified Molecular-Input Line-Entry System) 문자열로 표현되는 소정의 수의 분자를 포함하는 분자 저장소를 준비하는 단계;상기 분자 저장소에 저장된 분자들 간 모든 거리를 평균값(Davg)로 계산하는 단계;상기 Davg 에 기초하여 Dcut 을 설정하는 단계;목적함수에 기초하여 상기 분자 저장소에 저장된 분자들 중 상기 목적함수 값이 높은 분자들을 선호분자로 준비하는 단계; 준비된 선호분자에 대하여 교차 연산 및 변이 연산 중 하나 이상을 이용하여 자식분자를 생성하는 단계; 생성된 자식분자 및 상기 분자 저장소에 저장된 기존의 분자에 대해 상기 목적함수 값을 비교하고, 더 높은 값을 갖는 분자를 선택함으로써, 상기 분자 저장소를 업데이트 하는 단계; 및상기 분자 저장소를 체크하고, 상기 분자 저장소의 업데이트를 통해 상기 분자 저장소에 저장된 새로운 분자들의 개수가 소정의 수 이상인 경우, 상기 목적함수에 기초하여 새로운 선호분자를 준비하고,상기 분자 저장소를 체크하고, 상기 분자 저장소의 업데이트를 통해 상기 분자 저장소에 저장된 새로운 분자들의 개수가 소정의 수 미만인 경우, 라운드의 횟수를 체크하는 단계;를 포함하되,상기 목적함수는 하기 수식으로 표현되는 것을 특징으로 하며,단, QED는 기존에 존재하는 약분자와의 유사성을 나타내고, SAS는 합성의 난이도를 나타내며, ω는 소정의 상수임,상기 교차 연산은, 상기 선택된 선호분자 중 상기 목적함수 값이 가장 높은 분자부터 이용하고,상기 라운드의 횟수를 체크하는 단계는 상기 라운드의 횟수가 소정의 횟수 미만인 경우 상기 Dcut 을 설정하는 단계로 진입하고 상기 Dcut 값을 감소시키는 것인, 분자 역설계 방법.

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제 1 항에 있어서,상기 교차 연산은, 상기 선호분자와 임의로 선택된 분자의 SMILES 표현을 임의의 크기로 자르고, 조각된 선호분자와 임의로 선택된 분자를 SMILES 문법에 맞게 수정하여 하나의 분자를 나타내는 SMILES 표현으로 합치는, 분자 역설계 방법.

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제 1 항에 있어서, 상기 변이 연산은 상기 선호분자의 원자 중 일부에 대하여 교체, 제거, 또는 추가 중 하나 이상을 수행하는, 분자 역설계 방법.

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제 1 항에 있어서, 상기 분자 저장소를 업데이트하는 단계는, 상기 생성된 자식분자를 상기 분자 저장소에 존재하는 기존의 분자와 교체하는 단계를 포함하는, 분자 역설계 방법.

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제 6 항에 있어서, 상기 생성된 자식분자를 상기 분자 저장소에 존재하는 기존의 분자와 교체하는 단계는, 상기 자식분자를 상기 분자 저장소에 존재하는 기존의 분자와 비교하여 이루어지고, 상기 비교는 하기 수식으로 표현되는 목적함수에 기초하여 상기 목적함수 값이 높은 분자를 선택하는, 분자 역설계 방법. 단, QED는 기존에 존재하는 약분자와의 유사성을 나타내고, SAS는 합성의 난이도를 나타내며, ω는 소정의 상수이다.

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제 7 항에 있어서, 상기 비교는, 상기 생성된 자식분자와 비교 대상인 상기 기존의 분자 사이의 거리가 상기 Dcut 보다 가까운 경우에 수행되는, 분자 역설계 방법.

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제 8 항에 있어서, 상기 Dcut 보다 거리가 먼 경우에는 상기 분자 저장소의 기존의 분자들 중 상기 목적함수 값이 가장 낮은 분자와 비교를 진행하는, 분자 역설계 방법.

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제 7 항에 있어서, 상기 비교는, 지역 최적화를 적용하여 상기 자식분자에 대하여 추가적인 교차 연산, 변이 연산 중 하나 이상을 수행하고, 이를 통해 생성된 분자들 중 상기 목적함수 값이 가장 높은 것을 상기 분자 저장소에 존재하는 기존의 분자와 비교하는, 분자 역설계 방법.

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제 4 항에 있어서, 상기 교차 연산에 있어서, 상기 선호분자와 임의로 선택된 분자의 SMILES 표현을 임의의 크기로 자르는 경우, 상기 SMILES 문자열 중 동일한 숫자 한쌍이 나타나는 경우 상기 숫자 및 상기 숫자 사이의 문자열들을 보존하면서 자르는, 분자 역설계 방법.

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제 4 항에 있어서, 상기 교차 연산 후 나온 SMILES 문자열이 이온 결합을 포함하는지 확인하고, 이온 결합이 존재할 경우 다시 시작하여 이온 결합이 존재하지 않을 때까지 반복하는, 분자 역설계 방법.

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