Deep learning has achieved remarkable success in learning representations for molecules, which is crucial for various biochemical applications, ranging from property prediction to drug design. However, training Deep Neural Networks (DNNs) from scratch often requires abundant labeled molecules, which are expensive to acquire in the real world. To alleviate this issue, tremendous efforts have been devoted to Molecular Pre-trained Models (CPMs), where DNNs are pre-trained using large-scale unlabeled molecular databases and then fine-tuned over specific downstream tasks. Despite the prosperity, there lacks a systematic review of this fast-growing field. In this paper, we present the first survey that summarizes the current progress of CPMs. We first highlight the limitations of training molecular representation models from scratch to motivate CPM studies. Next, we systematically review recent advances on this topic from several key perspectives, including molecular descriptors, encoder architectures, pre-training strategies, and applications. We also highlight the challenges and promising avenues for future research, providing a useful resource for both machine learning and scientific communities.


翻译:深度学习在分子表示学习方面取得了显著成功,这对从性质预测到药物设计的各类生化应用至关重要。然而,从头训练深度神经网络通常需要大量带标签的分子,这在现实世界中获取成本高昂。为解决这一问题,学界投入大量精力研究分子预训练模型,即先利用大规模无标签分子数据库预训练深度神经网络,再针对特定下游任务进行微调。尽管该领域蓬勃发展,但缺乏对这一快速发展领域的系统综述。本文首次总结了化学预训练模型的最新进展。我们首先阐明从头训练分子表示模型的局限性,以论证预训练研究的必要性。接着,从分子描述符、编码器架构、预训练策略及应用等多个关键视角系统梳理了这一课题的最新进展。最后,我们指出了当前面临的挑战及未来有前景的研究方向,为机器学习与科学界提供了重要参考资源。

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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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