Molecular message-passing neural networks commonly propagate chemically diverse interactions through a single graph, which may mix interaction-specific signals and require deep propagation to capture long-range effects. We introduce the Multi-level, Multi-color Graph Neural Network (MMGNN), a hierarchical framework that decomposes a molecular graph into overlapping atom-type-pair-specific subgraphs while preserving atom-level resolution. MMGNN-2D constructs chemical-colored subgraphs from covalent connectivity, whereas MMGNN-3D constructs geometric-colored subgraphs from spatial proximity and augments their edges with distance, angular, and torsional descriptors. Both variants apply a shared communicative message-passing backbone to each subgraph and combine the resulting representations through atom-wise aggregation and molecular readout. We evaluated MMGNN on five classification and three regression benchmarks from MoleculeNet using common scaffold splits and five independent runs. MMGNN-2D achieved the highest macro-average AUC-ROC of 0.838 across the classification datasets and the lowest RMSE on ESOL (0.803). MMGNN-3D obtained the highest mean AUC-ROC on BBBP (0.956) and the lowest RMSE on FreeSolv (1.793), indicating complementary strengths of topological and geometric representations. Structural and leave-one-out analyses further illustrate how the subgraph decomposition affects learned representations and atom-type-pair sensitivities. These results support overlapping interaction-specific graph decomposition as a competitive strategy for molecular property prediction.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

八篇NeurIPS 2019【图神经网络(GNN)】相关论文
专知会员服务
44+阅读 · 2020年1月10日
【图神经网络入门】GAT图注意力网络
深度学习自然语言处理
28+阅读 · 2020年5月16日
图神经网络入门(三)GAT图注意力网络
图与推荐
10+阅读 · 2020年5月14日
【GNN】图神经网络入门之GRN图循环网络
深度学习自然语言处理
17+阅读 · 2020年5月9日
【GNN】MPNN:消息传递神经网络
深度学习自然语言处理
17+阅读 · 2020年4月11日
论文浅尝 | GMNN: Graph Markov Neural Networks
开放知识图谱
20+阅读 · 2020年2月14日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
22+阅读 · 2021年12月2日
Identity-aware Graph Neural Networks
Arxiv
14+阅读 · 2021年1月25日
Arxiv
20+阅读 · 2019年11月23日
VIP会员
最新内容
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
2+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
2+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关VIP内容
八篇NeurIPS 2019【图神经网络(GNN)】相关论文
专知会员服务
44+阅读 · 2020年1月10日
相关基金
国家自然科学基金
5+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员