Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые представили вековое знание органической химии на удобной визуализации
Исследователи из Сколтеха, МГУ и Университета «Сириус» предложили новый метод визуализации химических реакций. Инструмент позволяет специалисту обозреть глобальное пространство реакций, чтобы найти новые или более эффективные пути синтеза органических соединений. Для этого нейросетевой метод проецирует химические реакции на плоскость в виде точек, группируя их по сходству.
Статья опубликована в журнале ACS Omega. Химики постоянно ищут новые пути синтеза ценных органических соединений: лекарств, пестицидов, топливных присадок, красителей и пигментов, материалов органических светодиодов и так далее. Поскольку любое органическое соединение можно получить массой способов, химикам-органикам и медицинским химикам приходится перебирать большие базы реакций, где на одно вещество могут быть приведены сотни известных путей синтеза. Человеческое восприятие плохо приспособлено для такой работы.
«Химик просматривает выдачу на поисковый запрос к базе данных и группирует реакции похожего вида, получая таким образом представление о структуре пространства синтеза, но для этого нужна мощная химическая интуиция, и все равно есть риск субъективной оценки», — объясняет руководитель исследования Сергей Соснин из Сколтеха.
Вместе с соавторами работы он упростил и стандартизировал описанный процесс. Они нашли способ выделять «сущность» химических реакций и наносить их на график, облегчая анализ. «Намного удобнее смотреть на картинку, а не на длинный список реакций. А визуализируем мы реакции на основании того, какие у них исходные соединения и продукты», — добавляет Соснин.
Предложенный метод преобразовывает каждую молекулу в численное представление (бинарный вектор). Затем алгоритм извлекает сущность реакции путем вычитания векторов исходных веществ из векторов продуктов. «Получается вектор, который в каком-то смысле соответствует тому, что в ходе реакции изменилось. При этом он не зависит от конкретных реагирующих веществ, — рассказывает Соснин. — Поэтому данный вектор является прозрачным и эффективным представлением реакции».
Единственная проблема с векторами реакций состоит в том, что для человека они абсолютно невразумительны, если вы, конечно, не приучены мыслить в 1024 измерениях. «Мы визуализируем эти векторы, недоступные прямому восприятию, при помощи подхода под названием параметрический t-SNE, — прокомментировал исследователь. — Нейросеть проецирует каждый многомерный вектор на плоскость как точку с некоторыми координатами».
Представления химических реакций, спроецированные на плоскость в виде точек, которые группируются интуитивно понятным образом / ©Михаил Андронов и др. / ACS Omegа
На таком рисунке химик видит стандартные типы реакций, представленные скоплениями точек, например теми, которые выделены тремя пронумерованными ромбами. Допустим, вас интересуют пути синтеза дарунавира (фиолетовые круги) — антиретровирусного лекарства против ВИЧ и для профилактики СПИД — или лекарства от астмы монтелукаста (серые круги). По визуализации можно понять, какие типы реакций в первую очередь используются для получения этих веществ, а какие почему-то используются редко или вовсе не применяются, быть может, вопреки интуитивным ожиданиям специалиста.
Коллектив подчеркивает объективность такой визуализации. Она чем-то похожа на классификацию животных только по ДНК, без какого бы то ни было внимания к их внешнему облику. Подобно тому, как оказывается, что сокол — более близкий родственник попугаю и воробью, чем ястребу и орлу; химические реакции тоже порой раскрывают свою сущность, которая идет вразрез с интуицией.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые определили, что люди, населявшие Центральный Кавказ 18–10 тысяч лет назад, использовали для создания орудий охоты камень обсидиан из единственного месторождения — Заюковского. При этом другое популярное сырье — кремень — они добывали из десяти разных источников. Оказалось, что за кремнем оранжевого цвета древним охотникам приходилось путешествовать на расстояния более 200 километров, что указывает на наличие культурных связей с соседними регионами, где в этот период были распространены стоянки той же культурной традиции.
На поверхности карликовой планеты между Марсом и Юпитером наблюдают сложные органические соединения. Когда их обнаружили в одном кратере, то ученые предположили, что это вещества с упавшего небесного тела. Теперь планетологи увидели признаки органики еще в 11 регионах Цереры и пришли к выводу, что это не импорт, а продукты собственного производства.
Разработка называется XLand-MiniGrid и позволяет тренируемому ИИ выполнять триллион взаимодействий с обучающей его средой всего за три дня.
Американская лунная программа «Артемида» предусматривает экспедиции длительностью от нескольких дней до долгих недель и даже месяцев, но луномобиля для передвижения экипажа по поверхности спутника Земли на сегодня нет. Поэтому космическое агентство США продумывает план действий на случай, если астронавты окажутся далеко от базы и кто-то из них внезапно не сможет идти самостоятельно.
Сражались ли амазонки на территории нашей страны, как развивались первые крупные города и чем древний геном выносливее современного — об этом нам рассказал Харис Мустафин, заведующий лабораторией исторической генетики, радиоуглеродного анализа и прикладной физики МФТИ.
Последние полвека темпы развития науки снижаются. В быту это пока незаметно, потому что от фундаментального открытия до его реализации в технике проходят десятки лет. Но замедление длится слишком долго, то есть вскоре мы столкнемся с замедлением развития техники в целом. Naked Science решил дать перевод видео физика и популяризатора Сабины Хоссенфельдер на эту тему. Что же не так с современной наукой и можно ли что-то исправить?
Международная коллаборация физиков под руководством ученых из Йельского университета в США представила самые убедительные на сегодня подтверждения существования нового типа сверхпроводящих материалов. Доказательство существования нематической фазы вещества — научный прорыв, открывающий путь к созданию сверхпроводимости совершенно новым способом.
Обсерватории постоянно улавливают «мигающие» радиосигналы из глубин Вселенной. Чаще всего их источниками оказываются нейтронные звезды, которые за это и назвали пульсарами. Но к недавно обнаруженному источнику GLEAM-X J0704-37 они, по мнению астрономов, отношения не имеют.
Многие одинокие люди считают, что окружающие не разделяют их взглядов. Психологи из США решили проверить, так ли это на самом деле, и обнаружили общую особенность у людей с недостаточным количеством социальных связей.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно