Quantum and quantum-inspired machine learning has emerged as a promising and challenging research field due to the increased popularity of quantum computing, especially with near-term devices. Theoretical contributions point toward generative modeling as a promising direction to realize the first examples of real-world quantum advantages from these technologies. A few empirical studies also demonstrate such potential, especially when considering quantum-inspired models based on tensor networks. In this work, we apply tensor-network-based generative models to the problem of molecular discovery. In our approach, we utilize two small molecular datasets: a subset of $4989$ molecules from the QM9 dataset and a small in-house dataset of $516$ validated antioxidants from TotalEnergies. We compare several tensor network models against a generative adversarial network using different sample-based metrics, which reflect their learning performances on each task, and multiobjective performances using $3$ relevant molecular metrics per task. We also combined the output of the models and demonstrate empirically that such a combination can be beneficial, advocating for the unification of classical and quantum(-inspired) generative learning.


翻译:量子与量子启发的机器学习因量子计算(尤其是近期设备)的普及而成为一个充满前景且具挑战性的研究领域。理论贡献指出,生成建模是实现这些技术首批真实世界量子优势实例的有前途方向。一些实证研究也展示了这种潜力,特别是当考虑基于张量网络的量子启发模型时。在本工作中,我们将基于张量网络的生成模型应用于分子发现问题。我们的方法利用了两个小分子数据集:QM9数据集中包含$4989$个分子的子集,以及道达尔能源公司内部包含$516$个已验证抗氧化剂的小数据集。我们使用多种基于样本的指标(反映各任务上的学习性能)和每个任务$3$个相关分子指标的多目标性能,将多个张量网络模型与生成对抗网络进行比较。我们还对模型输出进行了组合,并实证表明这种组合可能是有益的,倡导将经典生成学习与量子(启发式)生成学习统一起来。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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