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An End-To-End Hyperbolic Deep Graph Convolutional Neural Network Framework
1
作者 Yuchen Zhou Hongtao Huo +5 位作者 Zhiwen Hou Lingbin Bu Yifan Wang Jingyi Mao Xiaojun Lv Fanliang Bu 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2024年第4期537-563,共27页
Graph Convolutional Neural Networks(GCNs)have been widely used in various fields due to their powerful capabilities in processing graph-structured data.However,GCNs encounter significant challenges when applied to sca... Graph Convolutional Neural Networks(GCNs)have been widely used in various fields due to their powerful capabilities in processing graph-structured data.However,GCNs encounter significant challenges when applied to scale-free graphs with power-law distributions,resulting in substantial distortions.Moreover,most of the existing GCN models are shallow structures,which restricts their ability to capture dependencies among distant nodes and more refined high-order node features in scale-free graphs with hierarchical structures.To more broadly and precisely apply GCNs to real-world graphs exhibiting scale-free or hierarchical structures and utilize multi-level aggregation of GCNs for capturing high-level information in local representations,we propose the Hyperbolic Deep Graph Convolutional Neural Network(HDGCNN),an end-to-end deep graph representation learning framework that can map scale-free graphs from Euclidean space to hyperbolic space.In HDGCNN,we define the fundamental operations of deep graph convolutional neural networks in hyperbolic space.Additionally,we introduce a hyperbolic feature transformation method based on identity mapping and a dense connection scheme based on a novel non-local message passing framework.In addition,we present a neighborhood aggregation method that combines initial structural featureswith hyperbolic attention coefficients.Through the above methods,HDGCNN effectively leverages both the structural features and node features of graph data,enabling enhanced exploration of non-local structural features and more refined node features in scale-free or hierarchical graphs.Experimental results demonstrate that HDGCNN achieves remarkable performance improvements over state-ofthe-art GCNs in node classification and link prediction tasks,even when utilizing low-dimensional embedding representations.Furthermore,when compared to shallow hyperbolic graph convolutional neural network models,HDGCNN exhibits notable advantages and performance enhancements. 展开更多
关键词 Graph neural networks hyperbolic graph convolutional neural networks deep graph convolutional neural networks message passing framework
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注意力感知的边−节点交换图神经网络模型 被引量:2
2
作者 王瑞琴 黄熠旻 +2 位作者 纪其顺 万超艺 周志峰 《电信科学》 北大核心 2024年第1期106-114,共9页
提出了一种注意力感知的边-节点交换图神经网络(attention aware edge-node exchange graph neural network,AENN)模型,在图结构化数据表示框架下,使用边-节点切换卷积的图神经网络算法进行图编码,用于半监督分类和回归分析。AENN是一... 提出了一种注意力感知的边-节点交换图神经网络(attention aware edge-node exchange graph neural network,AENN)模型,在图结构化数据表示框架下,使用边-节点切换卷积的图神经网络算法进行图编码,用于半监督分类和回归分析。AENN是一种通用的图编码框架,用于将图节点和边嵌入一个统一的潜在特征空间。具体地,基于原始无向图,不断切换边与节点的卷积,并在卷积过程中通过注意力机制分配不同邻居的权重,从而实现特征传播。在3个数据集上的实验研究表明,所提方法较已有方法在半监督分类和回归分析中具有明显的性能提升。 展开更多
关键词 图神经网络 消息传递 注意力机制 超图 边图
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KENN:线性结构熵的图核神经网络
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作者 徐立祥 许巍 +2 位作者 陈恩红 罗斌 唐远炎 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期2430-2445,共16页
图神经网络(graph neural network,GNN)是一种利用深度学习直接对图结构数据进行表征的框架,近年来受到人们越来越多的关注.然而传统的基于消息传递聚合的图神经网络(messaging passing GNN,MP-GNN)忽略了不同节点的平滑速度,无差别地... 图神经网络(graph neural network,GNN)是一种利用深度学习直接对图结构数据进行表征的框架,近年来受到人们越来越多的关注.然而传统的基于消息传递聚合的图神经网络(messaging passing GNN,MP-GNN)忽略了不同节点的平滑速度,无差别地聚合了邻居信息,易造成过平滑现象.为此,研究并提出一种线性结构熵的图核神经网络分类方法,即KENN.它首先利用图核方法对节点子图进行结构编码,判断子图之间的同构性,进而利用同构系数来定义不同邻居间的平滑系数.其次基于低复杂度的线性结构熵提取图的结构信息,加深和丰富图数据的结构表达能力.通过将线性结构熵、图核和图神经网络三者进行深度融合提出了图核神经网络分类方法.它不仅可以解决生物分子数据节点特征的稀疏问题,也可以解决社交网络数据以节点度作为特征所产生的信息冗余问题,同时还使得图神经网络能够自适应调整对图结构特征的表征能力,使其超越MP-GNN的上界(WL测试).最后,在7个公开的图分类数据集上实验验证了所提出模型的性能优于其他的基准模型. 展开更多
关键词 图分类 结构熵 图核 消息传递聚合 图神经网络
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HSEGRL:一种分层可自解释的图表示学习模型
4
作者 李平 宋舒寒 +3 位作者 张园 曹华伟 叶笑春 唐志敏 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期1993-2007,共15页
近年来,随着图神经网络(graph neural network,GNN)技术在社交、信息、化学、生物等领域的广泛应用,GNN可解释性也受到广泛的关注.然而,现有的解释方法无法捕获层次化的解释信息,同时,这些层次信息未能被充分利用以提升图分类任务的准确... 近年来,随着图神经网络(graph neural network,GNN)技术在社交、信息、化学、生物等领域的广泛应用,GNN可解释性也受到广泛的关注.然而,现有的解释方法无法捕获层次化的解释信息,同时,这些层次信息未能被充分利用以提升图分类任务的准确率.基于这一问题,提出了一种层次化自解释的图表示学习(hierarchical self-explanation graph representation learning,HSEGRL)模型,该模型通过发现图结构中的层次信息进行图分类预测的同时,输出层次化的模型自解释结果.具体而言,针对图层次信息的发现设计了提取信息的基本单元——解释子,该解释子由提取节点特征的编码器获取层次化解释感知子图的池化层和抽取高阶解释信息的解码器组成.其中,为了准确提取层次化的解释子图,针对该模型的池化操作进行了解释感知优化设计,该设计通过评估模型的拓扑及特征重要性,层次化地筛选解释子图,实现分层自解释的同时完成图分类任务.HSEGRL是一个功能完备且便于迁移的图表示学习自解释模型,可以层次化综合考虑模型的拓扑信息与节点特征信息.在模型有效性验证层面,分别在分子、蛋白质和社交数据集上进行大量实验,实验结果表明所提模型在图分类任务中的分类准确率高于已有的先进的GNN自解释模型和GNN模型,并通过可视化分层解释结果的信息证明了该解释方法可信. 展开更多
关键词 图表示学习 图神经网络 可自解释模型 图拓扑 消息传递机制
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基于SAT问题实例特性的端到端SAT求解模型
5
作者 龙峥嵘 李金龙 梁永濠 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2024年第11期3376-3381,共6页
当前基于神经网络的端到端SAT求解模型在各类SAT问题求解上展现了巨大潜力。然而SAT问题难以容忍误差存在,神经网络模型无法保证不产生预测误差。为利用SAT问题实例特性来减少模型预测误差,提出了错误偏好变量嵌入架构(architecture of ... 当前基于神经网络的端到端SAT求解模型在各类SAT问题求解上展现了巨大潜力。然而SAT问题难以容忍误差存在,神经网络模型无法保证不产生预测误差。为利用SAT问题实例特性来减少模型预测误差,提出了错误偏好变量嵌入架构(architecture of embedding error-preference variables, AEEV)。该架构包含错误偏好变量嵌入调整算法和动态部分标签训练模式。首先,为利用参与越多未满足子句的变量越可能被错误分类这一特性,提出了错误偏好变量嵌入调整算法,在消息传递过程中根据变量参与的未满足子句个数来调整其嵌入。此外,提出了动态部分标签监督训练模式,该模式利用了SAT问题实例的变量赋值之间存在复杂依赖关系这一特性,避免为全部变量提供标签,仅为错误偏好变量提供一组来自真实解的标签,保持其他变量标签为预测值不变,以在训练过程管理一个更小的搜索空间。最后,在3-SAT、k-SAT、k-Coloring、3-Clique、SHA-1原像攻击以及收集的SAT竞赛数据集上进行了实验验证。结果表明,相较于目前较先进的基于神经网络的端到端求解模型QuerySAT,AEEV在包含600个变量的k-SAT数据集上准确率提升了45.81%。 展开更多
关键词 布尔可满足性问题 消息传递网络 机器学习
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基于学习-推理的约束求解方法研究进展
6
作者 邹悦 赖家洋 张永刚 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期220-235,共16页
机器学习与自动推理的融合是当前人工智能研究的新趋势.约束满足问题是人工智能研究的经典问题,现实世界中大量的调度、规划和配置等问题均可以建模为约束满足问题,高效的求解算法一直是研究热点.近年来涌现出众多将机器学习应用于约束... 机器学习与自动推理的融合是当前人工智能研究的新趋势.约束满足问题是人工智能研究的经典问题,现实世界中大量的调度、规划和配置等问题均可以建模为约束满足问题,高效的求解算法一直是研究热点.近年来涌现出众多将机器学习应用于约束满足问题求解的新方法,这些基于“学习-推理”的新方法为约束满足问题求解开辟了新方向并展示出巨大发展潜力,方法的突出优点是适应性强、可在线优化并具有更强的可扩展性.将当前的“学习-推理”方法分为基于消息传递神经网络、基于序列到序列和基于最优化等3类进行综述,详细分析各类方法的特点和在不同的问题集上求解效果,尤其对每类方法所涵盖的相关工作进行多角度的对比分析.最后,对基于“学习-推理”的约束求解方法进行总结和展望. 展开更多
关键词 约束满足问题 消息传递神经网络 序列到序列 强化学习 最优化
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一种面向通用计算设备的自动流水线并行训练框架
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作者 钟震宇 林勇良 +3 位作者 王昊天 李东闻 孙羽菲 张玉志 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第12期129-136,共8页
训练大规模神经网络通常会出现单个计算节点的内存和计算能力不足的情况,需要通过多个节点分布式训练来实现。现有的分布式深度学习框架主要针对特定的硬件环境设计,不能够有效适应各类通用计算设备。为支持大规模深度神经网络的高效训... 训练大规模神经网络通常会出现单个计算节点的内存和计算能力不足的情况,需要通过多个节点分布式训练来实现。现有的分布式深度学习框架主要针对特定的硬件环境设计,不能够有效适应各类通用计算设备。为支持大规模深度神经网络的高效训练,实现了一种通用的自动流水线并行分布式训练框架。本框架通过结合基于流水线并行的模型并行策略与神经网络模型自动拆分算法,实现了在包括国内新一代超级计算机在内的通用计算机集群上,对大规模神经网络模型与训练数据进行自动并行化处理和训练,显著减轻单个计算节点的内存和计算压力。该框架无需人工调整,可以自动高效地在多节点分布式环境中部署深度神经网络,不仅适用于超级计算机等高性能计算机集群,还可以部署到其他通用的分布式计算环境中,为大规模神经网络的自动化分布式训练提供支持。 展开更多
关键词 流水线并行 深度神经网络 超级计算机 MPI 并行计算
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基于业务差异化传输需求下的电力通信网路由算法
8
作者 薛松萍 高德荃 +3 位作者 赵子岩 林彧茜 广泽晶 张大卫 《中国电力》 CSCD 北大核心 2024年第11期183-190,共8页
电力通信网负责传递控制指令、收集状态数据,对保障电网的稳定运作至关重要。针对电力通信网络中多约束条件下的智能路由问题,提出了一种结合消息传递神经网络(message passing neural network,MPNN)与深度强化学习算法的智能路由算法... 电力通信网负责传递控制指令、收集状态数据,对保障电网的稳定运作至关重要。针对电力通信网络中多约束条件下的智能路由问题,提出了一种结合消息传递神经网络(message passing neural network,MPNN)与深度强化学习算法的智能路由算法。通过Tensor flow框架实现,在Open AI Gym构建的模拟环境进行验证。算法在超过8 000次的训练迭代后呈现出显著的性能提升,表现出了较传统最短路径和负载均衡算法更优越的路由选择能力。同时,在新拓扑图的泛化测试和链路故障模拟实验中,也显示出较强的适应性和鲁棒性。 展开更多
关键词 电力通信网 路由优化 消息神经网络 深度强化学习 多约束条件
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基于深度强化学习的无线网络智能路由算法 被引量:4
9
作者 孔凌辉 饶哲恒 +1 位作者 徐彦彦 潘少明 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期199-207,216,共10页
基于深度强化学习(DRL)的智能路由算法因兼具深度学习的感知能力和强化学习的决策能力,成为路由决策的重要发展方向。然而,现有基于深度强化学习的智能路由算法无法适应无线网络中动态变化的网络拓扑结构,难以在网络拓扑动态变化时做出... 基于深度强化学习(DRL)的智能路由算法因兼具深度学习的感知能力和强化学习的决策能力,成为路由决策的重要发展方向。然而,现有基于深度强化学习的智能路由算法无法适应无线网络中动态变化的网络拓扑结构,难以在网络拓扑动态变化时做出恰当的路由决策。针对该问题,提出一种结合消息传递神经网络(MPNN)和DRL的智能路由算法MPNN-DQN。利用MPNN对不规则的网络拓扑进行学习,使其在网络拓扑动态变化时仍然能够做出有效的决策。设计基于k阶邻居信息聚合的逐跳路由生成方法,使得模型在保证决策效果的同时提升算法的可扩展性,能够更广泛地适用于中大型网络拓扑。实验结果表明,相比GCN、DRSIR、DQN等路由算法,该算法具有较优的平均时延、丢包率和网络吞吐量指标,在Germany、GBN和synth50这3种不同的网络场景下,该算法的吞吐量提升3.27%~23.03%,具有较强适应动态网络拓扑的能力。 展开更多
关键词 深度强化学习 消息传递神经网络 邻居信息聚合 智能路由 动态变化的网络拓扑
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附加特征图增强的图卷积神经网络 被引量:2
10
作者 孙隽姝 王树徽 +2 位作者 杨晨雪 黄庆明 郑振刚 《计算机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1900-1918,共19页
近年来,图卷积网络(Graph Convolutional Network,GCN)凭借其简单的网络结构、在图上任务中展现出的优异性能,受到了学术界和工业界的广泛关注.然而GCN也存在着在浅层时信息传播范围过小、特征提取不充分的缺陷.针对这一问题,本研究提... 近年来,图卷积网络(Graph Convolutional Network,GCN)凭借其简单的网络结构、在图上任务中展现出的优异性能,受到了学术界和工业界的广泛关注.然而GCN也存在着在浅层时信息传播范围过小、特征提取不充分的缺陷.针对这一问题,本研究提出附加特征图模型(Additional Feature Graph,AFG).AFG通过引入图的节点结构特征(度特征),对度相同的节点随机增加连边、缩短信息传播距离.AFG并不是独立的图神经网络模型,而是作为一种附加技术与GCN及其相关模型配合使用.实验显示,在Cora、Citeseer、Pubmed数据集上AFG能够对浅层主干模型实现显著性能增益,帮助主干模型性能超越了其他以提升模型特征提取能力、改善欠传播情况为目的进行设计的模型.本研究进一步分析了AFG与DropEdge——一种随机切断原始图连边的附加技术——的区别与联系,并通过实验证明附加特征图模型与DropEdge模型共同使用的可行性,以及两者间存在一定的互补性.结合使用两种附加技术可以实现更大的节点分类准确度增益. 展开更多
关键词 图表示学习 图神经网络 信息传播 图卷积网络 节点分类
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空间耦合低密度奇偶校验码的深度迭代译码算法设计 被引量:2
11
作者 刘欣 刘洋 +1 位作者 王斌 张育芝 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第12期4849-4853,共5页
空间耦合低密度奇偶校验(spatially coupled low density parity check,SC-LDPC)码在次最优迭代译码算法下能够达到最大后验概率(maximum a posterior,MAP)译码性能,但其优异的性能需要在码长很长迭代次数很多时才能实现。当采用传统迭... 空间耦合低密度奇偶校验(spatially coupled low density parity check,SC-LDPC)码在次最优迭代译码算法下能够达到最大后验概率(maximum a posterior,MAP)译码性能,但其优异的性能需要在码长很长迭代次数很多时才能实现。当采用传统迭代译码算法时,实现的复杂度将以指数增加,无法应用。为有效降低译码复杂度,滑窗译码算法被应用于空间耦合LDPC码的译码,但由于引入窗口截断,会造成译码性能的损失。针对上述问题,结合深度学习技术提出了一种空间耦合LDPC码的深度迭代译码算法。通过在消息传递过程中引入权重系数并采用深度神经网络对其进行训练获取权重系数,以此优化消息的可靠性度量值,从而加快译码收敛速度,提升译码性能。仿真结果表明:当传输在加性高斯白噪声信道时,所提的深度迭代译码算法在相同迭代次数下的译码性能均优于传统迭代译码算法和滑窗译码算法。 展开更多
关键词 空间耦合低密度奇偶校验码(SC-LDPC) 迭代译码 深度神经网络(DNN) 消息传递
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基于PyG库的多种类图神经网络对比研究
12
作者 周波 周微 毛勇超 《深圳职业技术学院学报》 CAS 2022年第3期21-26,49,共7页
各种各样的基于消息传递机制的图神经网络架构被提出,但是这些图神经网络在同一节点分类任务的表现性能如何缺少相应的研究,文章基于PyG图神经网络库,编写实验代码,包括数据集处理、图神经网络搭建和节点分类模型训练3个主要环节,实现... 各种各样的基于消息传递机制的图神经网络架构被提出,但是这些图神经网络在同一节点分类任务的表现性能如何缺少相应的研究,文章基于PyG图神经网络库,编写实验代码,包括数据集处理、图神经网络搭建和节点分类模型训练3个主要环节,实现对不同架构的图神经网络在节点分类任务上的对比,通过利用多指标衡量基于多种类的图神经网络构建的节点分类模型,最后得出最适合节点分类的图神经网络结构,并给出实验分析,同时提出了今后的研究方向。 展开更多
关键词 图神经网络 PyG 消息传递 节点分类
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基于多任务消息传递神经网络的药物不良反应预测 被引量:1
13
作者 陈君恒 卢佩雯 +1 位作者 韩芳芳 蔡永铭 《中国数字医学》 2023年第8期35-41,共7页
对已知药物不良反应和药物蛋白质链路分别构建二分图,并分别基于消息传递神经网络(MPNN)和TransE模型进行建模,同时以交叉压缩单元(CCU)作为共享单元,联结药物不良反应预测和药物蛋白质链路预测,构建多任务MPNN(MT-MPNN)模型,提高对未... 对已知药物不良反应和药物蛋白质链路分别构建二分图,并分别基于消息传递神经网络(MPNN)和TransE模型进行建模,同时以交叉压缩单元(CCU)作为共享单元,联结药物不良反应预测和药物蛋白质链路预测,构建多任务MPNN(MT-MPNN)模型,提高对未知药物不良反应的预测效果。对SIDER公开数据集的89855例样本数据和DrugBank的5928例数据进行五折交叉验证,实验结果显示,在测试集上其平均受试者工作特征曲线下面积(AUROC)和平均F1值分别为0.9469和0.8753,表明本研究提出的MT-MPNN模型可以辅助临床有效挖掘潜在未知的药物不良反应。 展开更多
关键词 药物不良反应预测 药物蛋白质链路预测 多任务学习 消息传递神经网络
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基于多层注意力和消息传递网络的药物相互作用预测方法
14
作者 饶晓洁 张通 +1 位作者 孟献兵 陈俊龙 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2507-2519,共13页
药物相互作用(Drug-drug interaction,DDI)是指不同药物存在抑制或促进等作用.现有DDI预测方法往往直接利用药物分子特征表示预测DDI,而忽略药物分子中不同原子对DDI的影响.为此,提出基于多层次注意力机制和消息传递神经网络的DDI预测方... 药物相互作用(Drug-drug interaction,DDI)是指不同药物存在抑制或促进等作用.现有DDI预测方法往往直接利用药物分子特征表示预测DDI,而忽略药物分子中不同原子对DDI的影响.为此,提出基于多层次注意力机制和消息传递神经网络的DDI预测方法.该方法将DDI建模为通过学习基于序列表示的药物分子特征实现DDI预测的链接预测问题.首先,建立基于注意力机制和消息传递神经网络的原子特征网络,结合提出的基于分子质心的位置编码,学习不同原子及其相关联化学键的特征,构建基于图结构的药物分子特征表示;然后,设计基于注意力机制的分子特征网络,并通过监督和对比损失学习,实现DDI预测;最后,通过实验证明该方法的有效性和优越性. 展开更多
关键词 药物相互作用预测 多层次注意力机制 消息传递神经网络 位置编码
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基于图神经网络节点分类问题研究综述
15
作者 张璞 李亚飞 史欢欢 《新一代信息技术》 2022年第8期95-97,共3页
图神经网络已经广泛应用于各个领域,节点分类问题是图神经网络的重要下游任务之一.目前,节点分类主要通过消息传递的方式来实现,通过探讨消息传递的几种方式来比较不同方法之间的优劣,并提出可扩展性问题仍将是未来节点分类问题的主要... 图神经网络已经广泛应用于各个领域,节点分类问题是图神经网络的重要下游任务之一.目前,节点分类主要通过消息传递的方式来实现,通过探讨消息传递的几种方式来比较不同方法之间的优劣,并提出可扩展性问题仍将是未来节点分类问题的主要研究内容. 展开更多
关键词 图神经网络 节点分类 采样 消息传递
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轨迹驱动的多层时空图神经网络交通路况短期预测
16
作者 彭锦辉 张功凯 +2 位作者 王彤 王培晓 张彤 《地球信息科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期2300-2315,共16页
城市交通路况的短期预测是支持交通管理、在线导航的基础应用。出租车轨迹作为低成本、高时空覆盖率的交通监测数据类型,已广泛用于提取实时路况,支持路况短期预测。然而出租车轨迹时空覆盖极不均衡,导致大量的路段和时段轨迹数据缺失... 城市交通路况的短期预测是支持交通管理、在线导航的基础应用。出租车轨迹作为低成本、高时空覆盖率的交通监测数据类型,已广泛用于提取实时路况,支持路况短期预测。然而出租车轨迹时空覆盖极不均衡,导致大量的路段和时段轨迹数据缺失或覆盖率不足,难以直接基于轨迹数据精确估计全路网所有路段全天候的交通状态,精度和可靠性都不能满足实时交通路况估计和短期预测的需要。因而基于不均衡轨迹数据的全路网交通路况在线短期预测成为大城市交通精细化监测和管理的一大技术难题。本文针对轨迹数据的时空分布不均衡问题,设计了路网的动态分层方法,将城市路网根据轨迹的时空分布划分为多层路网,包括轨迹质量较好的主干路网以及轨迹分布较为稀疏的次级路网。在分层路网基础上,我们提出轨迹驱动的多层时空图神经网络路况短期预测方法,依托不同路网层级建立多层时空图神经网络,设计顾及轨迹时空分布的层内和层间消息传递机制,基于因果膨胀卷积和图注意力描述路网之间复杂的路况时空关联。在路况关联表征模型基础上,设计实现了表征-预测一体化的集成端到端图神经网络预测模型,可同时对全路网所有路段的速度和状态进行在线预测,有效提升轨迹分布稀疏路段的路况预测质量。通过武汉市大型路网的真实轨迹数据测试,本方法比基线方法在预测精度上有显著改善,特别是在轨迹数据缺失较严重的路段上取得了较好的预测性能,同时训练效率也有显著提升,表明所提出的多层时空图神经网络预测方法能有效地应对轨迹分布不均衡导致的路况预测难题。 展开更多
关键词 交通路况 短期预测 多层时空图神经网络 轨迹 路网分层 路况关联表征 消息传递
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中药活性成分中新型冠状病毒3CL蛋白酶抑制剂的消息传递机制神经网络虚拟筛选
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作者 张智强 朱增文 +1 位作者 陈俊利 绪连彩 《中草药》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期895-906,共12页
目的在新型冠状病毒感染尚无特效药的情况下,根据潜在的治疗靶点,从中药活性成分中筛选出先导化合物为药物研发、中药组方等提供理论线索。方法构建消息传递机制神经网络(message passing neural networks,MPNN)模型,以化合物描述符SMI... 目的在新型冠状病毒感染尚无特效药的情况下,根据潜在的治疗靶点,从中药活性成分中筛选出先导化合物为药物研发、中药组方等提供理论线索。方法构建消息传递机制神经网络(message passing neural networks,MPNN)模型,以化合物描述符SMILES码为输入,以化合物对新型冠状病毒3CL蛋白酶抑制活性为输出,利用开源数据对模型进行训练和优化。结果用优化后的模型从186味清热解毒中药所含的3863个活性成分中筛选出101个潜在的抑制剂。其中龙胆素、桑辛素C、5-羟基-4-氧代戊酸甲酯等化合物预测活性较高,黄芩、苍耳子、昆布、芫荽、紫苏等中药含有的潜在抑制剂数量较多。结论使用MPNN模型虚拟筛选出的抑制剂中约1/5已被其他的研究报道验证有效,证明了MPNN模型虚拟筛选结果的可靠性。此外,优化的神经网络模型微调后可用于分子其他属性的预测,在药物虚拟筛选领域有着广泛的应用前景。 展开更多
关键词 严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2) 3CL蛋白酶抑制剂 药物虚拟筛选 消息传递机制神经网络 龙胆素、桑辛素C、5-羟基-4-氧代戊酸甲酯
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