Modeling molecular potential energy surface is of pivotal importance in science. Graph Neural Networks have shown great success in this field. However, their message passing schemes need special designs to capture geometric information and fulfill symmetry requirement like rotation equivariance, leading to complicated architectures. To avoid these designs, we introduce a novel local frame method to molecule representation learning and analyze its expressivity. Projected onto a frame, equivariant features like 3D coordinates are converted to invariant features, so that we can capture geometric information with these projections and decouple the symmetry requirement from GNN design. Theoretically, we prove that given non-degenerate frames, even ordinary GNNs can encode molecules injectively and reach maximum expressivity with coordinate projection and frame-frame projection. In experiments, our model uses a simple ordinary GNN architecture yet achieves state-of-the-art accuracy. The simpler architecture also leads to higher scalability. Our model only takes about 30% inference time and 10% GPU memory compared to the most efficient baselines.


翻译:在科学领域,分子势能曲面的建模具有关键意义。图神经网络在该领域取得了显著成功,但其消息传递机制需通过特殊设计来捕获几何信息并满足旋转等变性等对称性要求,这导致架构复杂化。为避免此类设计,我们提出一种新颖的局部框架方法用于分子表征学习,并分析其表达能力。将3D坐标等等变特征投影至框架后,可转化为不变特征,从而通过这些投影捕获几何信息,并将对称性要求与GNN设计解耦。理论上证明,给定非退化框架,即便是普通GNN也能通过坐标投影和框架间投影实现分子的单射编码,达到最大表达能力。实验中,我们的模型采用简单普通GNN架构,却取得了最先进的精度。更简化的架构还带来更高可扩展性:相较于最高效的基线模型,我们的模型仅需约30%的推理时间和10%的GPU显存。

0
下载
关闭预览

相关内容

因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
254+阅读 · 2020年4月19日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
论文浅尝 | Neural-Symbolic Models for Logical Queries on KG
开放知识图谱
0+阅读 · 2022年10月31日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Graph Neural Network(GNN)最全资源整理分享
深度学习与NLP
339+阅读 · 2019年7月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Seq2seq强化,Pointer Network简介
机器学习算法与Python学习
15+阅读 · 2018年12月8日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12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
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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
22+阅读 · 2022年3月31日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
VIP会员
最新内容
驱动军事决策变革的顶尖人工智能指挥系统
专知会员服务
9+阅读 · 8月11日
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
10+阅读 · 8月10日
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
14+阅读 · 8月10日
《边缘计算关键技术分析及美军作战实践应用》
边缘计算的军事应用
专知会员服务
12+阅读 · 8月9日
相关VIP内容
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
254+阅读 · 2020年4月19日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
论文浅尝 | Neural-Symbolic Models for Logical Queries on KG
开放知识图谱
0+阅读 · 2022年10月31日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Graph Neural Network(GNN)最全资源整理分享
深度学习与NLP
339+阅读 · 2019年7月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Seq2seq强化,Pointer Network简介
机器学习算法与Python学习
15+阅读 · 2018年12月8日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
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
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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员