KR102554278B1 - Method for predicting structure of protein using twist-based structure updates - Google Patents
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Abstract
본 개시는, 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 신경망 모델을 활용하여 단백질의 구조를 예측하는 방법으로서, 단백질의 각각의 잔기(residue)에 대한 정보를 획득하는 단계; 꺾임(twist) 구조와 연관된 업데이트 정보를 활용하여, 상기 각각의 잔기에 대한 정보를 업데이트하는 단계; 및 상기 업데이트된 각각의 잔기에 대한 정보에 기초하여 상기 단백질의 구조를 조정하는 단계를 포함할 수 있다. The present disclosure provides a method for predicting the structure of a protein using a neural network model, performed by a computing device, comprising the steps of obtaining information on each residue of a protein; updating information on each residue by utilizing update information associated with a twist structure; and adjusting the structure of the protein based on the updated information on each residue.
Description
본 개시는 단백질의 구조를 예측하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보를 기초로 단백질의 구조(예컨대, 단백질의 결합전 구조 또는 결합된 구조)를 예측하는 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method of predicting the structure of a protein, and more particularly, to a method of predicting the structure of a protein (e.g., a structure before binding or a bound structure of a protein) based on updated information associated with a folding structure. will be.
단백질 구조(예컨대, 단백질의 결합전 구조 또는 결합된 구조)를 예측하는 것은 약물을 개발함에 있어, 매우 중요한 과정 중 하나이다. 오늘날에는, 신경망 모델에 대한 기술이 진보함에 따라, 신경망 모델을 사용한 단백질 구조 예측이 시도되어 왔고, 괄목할 만한 성과가 나타나고 있다.Prediction of protein structure (eg, pre-binding structure or bound structure of a protein) is one of the very important steps in drug development. Today, as technology for neural network models advances, protein structure prediction using neural network models has been attempted, and remarkable results have been achieved.
한편, 단백질 구조 예측과 관련하여, 종래의 방법은 잔기(residue)들의 위치 및 방향 정보와 관련하여 서로의 결합 관계를 고려하지 않고 독립적으로 업데이트하는 방식을 통해 단백질 구조를 예측하였다.On the other hand, in relation to protein structure prediction, the conventional method predicts the protein structure through a method of independently updating the position and orientation information of residues without considering the binding relationship with each other.
따라서, 종래의 방법은, 단백질 구조의 유연성(flexibility)을 모델링하기가 어려웠다. 예를 들어, 종래의 방법은, 단백질 구조에 포함된 강체(rigid body) 단위의 움직임 또는 백본(backbone) 단위의 움직임을 모델링 하기가 어려웠다. Thus, conventional methods have been difficult to model the flexibility of protein structures. For example, in the conventional method, it is difficult to model the motion of a rigid body unit or backbone unit included in a protein structure.
본 개시는 이상에서 살핀 기술적 배경에 적어도 기초하여 도출되었으나, 본 개시의 기술적 과제 또는 목적은, 이상에서 살핀 문제점 또는 단점을 해결하는 것에 한정되지는 않는다. 즉, 본 개시는, 이상에서 살핀 기술적 이슈(issue) 이외에도, 이하에서 설명할 내용과 관련된 다양한 기술적 이슈들을 커버(cover)할 수 있다.The present disclosure has been derived at least based on the technical background salpin above, but the technical problem or object of the present disclosure is not limited to solving the above salpin problems or disadvantages. That is, the present disclosure may cover various technical issues related to the content to be described below, in addition to the technical issues discussed above.
본 개시는, 꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보를 기초로 단백질의 구조(예컨대, 단백질의 결합전 구조 또는 결합된 구조)를 예측하는 것을 해결과제로 한다.The present disclosure aims to predict the structure of a protein (eg, a pre-binding structure or a bound structure of a protein) based on updated information associated with a fold structure.
한편, 본 개시가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.On the other hand, the technical problem to be achieved by the present disclosure is not limited to the above-mentioned technical problem, and may include various technical problems within a range apparent to those skilled in the art from the contents to be described below.
전술한 과제를 해결하기위해 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 신경망 모델을 활용하여 단백질의 구조를 예측하는 방법이 개시된다. 여기서 상기 방법은, 단백질의 각각의 잔기(residue)에 대한 정보를 획득하는 단계; 꺾임(twist) 구조와 연관된 업데이트 정보를 활용하여, 상기 각각의 잔기에 대한 정보를 업데이트하는 단계; 및 상기 업데이트된 각각의 잔기에 대한 정보에 기초하여 상기 단백질의 구조를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.In order to solve the above problems, a method for predicting the structure of a protein using a neural network model performed by a computing device is disclosed. Here, the method includes obtaining information on each residue of a protein; updating information on each residue by utilizing update information associated with a twist structure; and adjusting the structure of the protein based on the updated information on each residue.
일 실시예에서, 상기 꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보는, 상기 신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 잔기들과 관련된 변화량들에 대하여 누적(cumulative) 연산을 수행하여 생성된 업데이트 정보; 또는 상기 신경망 모델에 의해 예측된 상기 각각의 잔기의 백본 비틀림 각도(backbone torsion angle)의 변화량에 기초하는 업데이트 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the update information associated with the folding structure may include update information generated by performing a cumulative operation on changes related to the residues of the protein predicted by the neural network model; or at least one of updated information based on the amount of change in the backbone torsion angle of each residue predicted by the neural network model.
일 실시예에서, 상기 각각의 잔기에 대한 정보를 업데이트하는 단계는, 상기 신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 1번째 잔기에 대한 제 1 변화량을 획득하는 단계; 상기 신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 n번째 잔기에 대한 제 n 변화량을 획득하는 단계; 및 상기 제 1 변화량 내지 상기 제 n 변화량에 대하여 누적 연산을 수행하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 n은 2 이상의 자연수일 수 있다.In one embodiment, the updating of information on each residue may include obtaining a first change amount for a first residue of the protein predicted by the neural network model; acquiring an n-th change amount for the n-th residue of the protein predicted by the neural network model; and generating update information for the nth residue by performing an accumulation operation on the first through nth changes, where n may be a natural number greater than or equal to 2.
일 실시예에서, 상기 각각의 잔기에 대한 정보를 업데이트하는 단계는, 상기 단백질의 일부 잔기들의 강체 운동을 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, updating information on each residue may further include updating rigid body motions of some residues of the protein.
일 실시예에서, 상기 단백질의 일부 잔기들은, 상기 단백질의 i번째 내지 j번째 잔기를 포함하고, 상기 단백질의 일부 잔기들의 강체 운동을 업데이트하는 단계는, 상기 단백질의 i+1번째 내지 j번째 잔기에 대한 제 i+1 변화량 내지 제 j 변화량을 디폴트(default) 값으로 업데이트하는 단계를 포함하고, 상기 i는 자연수이고, 상기 j는 상기 i보다 큰 자연수인 포함할 수 있다.In one embodiment, some of the residues of the protein include i-th to j-th residues of the protein, and the step of updating the rigid body motion of some of the residues of the protein comprises i+1-th to j-th residues of the protein. Updating the i+1 th change amount to the j th change amount with default values, wherein i is a natural number and j is a natural number greater than i.
일 실시예에서, 상기 제 1 변화량 내지 상기 제 n 변화량에 대하여 누적 연산을 수행하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계는, 상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기 각각에 대하여 미리 결정된 유연성 정도에 기초하여, 상기 제 1 변화량 내지 상기 제 n 변화량 각각에 대하여 스케일링(scaling)을 수행하는 단계; 및 상기 스케일링이 수행된 제 1 변화량 내지 제 n 변화량에 대하여 누적 연산을 수행하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, generating the update information for the n-th residue by performing an accumulation operation on the first to n-th change amounts may include determining a predetermined value for each of the first to n-th residues of the protein. performing scaling on each of the first through n-th changes based on a degree of flexibility; and generating update information for the n-th residue by performing an accumulation operation on the scaled first through n-th changes.
일 실시예에서, 상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기 각각에 대하여 미리 결정된 유연성 정도는, 핵자기 공명 분광법(NMR)에 의해 분석된 구조 정보, 엑스레이(x-ray) 이미지에서 획득된 온도인자(temperature factor), 또는 다른 신경망 모델의 출력에 기초하여 미리 결정될 수 있다.In one embodiment, the degree of flexibility determined in advance for each of the 1st residue to the nth residue of the protein is based on structural information analyzed by nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), and a temperature factor obtained from an x-ray image. (temperature factor), or may be determined in advance based on the output of another neural network model.
일 실시예에서, 상기 각각의 잔기에 대한 정보를 업데이트하는 단계는, 상기 신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 1번째 잔기에 대한 제 1 백본 비틀림 각도 변화량을 획득하는 단계; 상기 제 1 백본 비틀림 각도 변화량에 기초하여 상기 1번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계; 상기 신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 n번째 잔기에 대한 제 n 백본 비틀림 각도 변화량을 획득하는 단계; 및 상기 제 n 백본 비틀림 각도 변화량에 기초하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 n은 2 이상의 자연수 일 수 있다.In one embodiment, the updating of information on each residue may include obtaining a first backbone twist angle change amount for a first residue of the protein predicted by the neural network model; generating update information for the first residue based on the amount of change in the twist angle of the first backbone; obtaining an n-th backbone twist angle change for the n-th residue of the protein predicted by the neural network model; and generating update information for the n-th residue based on the amount of change in the n-th backbone twist angle, wherein n may be a natural number greater than or equal to 2.
일 실시예에서, 상기 제 1 백본 비틀림 각도 변화량에 기초하여 상기 1번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계는, 상기 단백질의 1번째 잔기에 대하여 미리 결정된 유연성 정도에 기초하여, 상기 제 1 백본 비틀림 각도 변화량에 대하여 스케일링을 수행하는 단계; 및 상기 스케일링이 수행된 제 1 백본 비틀림 각도 변화량에 기초하여 상기 1번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 제 n 백본 비틀림 각도 변화량에 기초하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계는, 상기 단백질의 n번째 잔기에 대하여 미리 결정된 유연성 정도에 기초하여, 상기 제 n 백본 비틀림 각도 변화량에 대하여 스케일링을 수행하는 단계; 및 상기 스케일링이 수행된 제 n 백본 비틀림 각도 변화량에 기초하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the generating of the update information for the first residue based on the change in the first backbone twist angle may include the first backbone twist based on a predetermined degree of flexibility of the first residue of the protein. scaling the amount of angular change; and generating update information for the first residue based on the amount of change in the first scaling backbone twist angle, wherein update information for the nth residue is generated based on the amount of change in the nth backbone twist angle. The generating step may include performing scaling on the change amount of the n-th backbone twist angle based on a degree of flexibility previously determined for the n-th residue of the protein; and generating update information for the n-th residue based on the amount of change in the n-th backbone twist angle at which the scaling is performed.
일 실시예에서, 상기 단백질의 구조를 조정하는 단계는, 상기 단백질의 결합전 구조 또는 상기 단백질의 결합 구조 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하고, 상기 신경망 모델은, 단백질의 결합전 구조를 예측하는 신경망 모델; 복수의 단백질들의 결합 구조를 예측하는 신경망 모델; 또는 단백질과 리간드(ligand)의 결합 구조를 예측하는 신경망 모델 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, adjusting the structure of the protein includes adjusting at least one of a pre-binding structure of the protein and a binding structure of the protein, and the neural network model predicts the pre-binding structure of the protein. neural network model; A neural network model predicting the binding structure of a plurality of proteins; Alternatively, at least one of a neural network model predicting a binding structure between a protein and a ligand may be included.
또한, 전술한 과제를 해결하기 위한, 단백질의 결합 구조를 예측하기 위한 신경망 모델의 구조가 개시된다. 상기 신경망 모델의 구조는, 단백질의 서열(sequence)에 기초하여 상기 단백질의 결합전 구조 정보를 생성하는 제 1 신경망 모델; 결합 대상에 대한 정보에 기초하여 상기 결합 대상의 결합전 구조 정보를 생성하는 제 2 신경망 모델; 및 상기 단백질의 결합전 구조 정보 및 상기 결합 대상의 결합전 구조 정보에 기초하여, 상기 단백질과 상기 결합 대상이 결합된 구조를 예측하는 제 3 신경망 모델을 포함하고, 상기 제 3 신경망 모델은, 꺾임(twist) 구조와 연관된 업데이트 정보를 활용하여, 상기 단백질과 상기 결합 대상이 결합된 구조를 업데이트 할 수 있다.In addition, a structure of a neural network model for predicting a binding structure of a protein is disclosed to solve the above problems. The structure of the neural network model may include: a first neural network model generating structural information of the protein before binding based on the sequence of the protein; a second neural network model generating pre-combination structural information of the fusion target based on information on the fusion target; and a third neural network model that predicts a structure in which the protein and the binding target are combined based on the pre-binding structural information of the protein and the pre-binding structural information of the binding target, wherein the third neural network model is bent (twist) By utilizing update information associated with the structure, the structure in which the protein and the binding target are bound may be updated.
일 실시예에서, 상기 결합 대상은 리간드이고, 상기 제 3 신경망 모델은, 상기 단백질의 꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보를 활용하여, 상기 단백질과 상기 리간드가 결합된 구조를 업데이트할 수 있다.In one embodiment, the binding target is a ligand, and the third neural network model may update a structure in which the protein and the ligand are bound by utilizing update information associated with a fold structure of the protein.
일 실시예에서, 상기 결합 대상은 다른 단백질이고, 상기 제 2 신경망 모델은 상기 제 1 신경망 모델과 동일한 모델로 구현되고, 상기 제 3 신경망 모델은, 상기 단백질의 꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보 및 상기 다른 단백질의 꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보를 활용하여, 상기 단백질과 상기 다른 단백질이 결합된 구조를 업데이트할 수 있다.In one embodiment, the binding target is another protein, the second neural network model is implemented with the same model as the first neural network model, and the third neural network model includes update information associated with the folding structure of the protein and the other A structure in which the protein and the other protein are combined may be updated by using update information associated with the protein's fold structure.
또한, 전술한 과제를 해결하기 위한 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 신경망 모델을 활용하여 단백질의 구조를 조정하는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 단백질의 각각의 잔기에 대한 정보를 획득하는 단계; 상기 각각의 잔기의 백본 비틀림 각도의 변화량에 기초하는 업데이트 정보, 또는 상기 단백질의 잔기들의 예측된 변화량들에 대하여 누적 연산을 수행하여 생성된 업데이트 정보 중 적어도 하나의 업데이트 정보를 활용하여, 상기 각각의 잔기에 대한 정보를 업데이트하는 단계; 및 상기 업데이트된 각각의 잔기에 대한 정보에 기초하여 상기 단백질의 구조를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, a method for adjusting the structure of a protein using a neural network model, which is performed by a computing device for solving the above problems, is disclosed. The method includes obtaining information about each residue of a protein; Using at least one of the update information based on the change in the backbone twist angle of each residue or the update information generated by performing an accumulation operation on the predicted change amounts of the protein residues, Updating information about residues; and adjusting the structure of the protein based on the updated information on each residue.
또한, 전술한 과제를 해결하기 위한 장치로서, 적어도 하나의 프로세서; 및 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 단백질의 각각의 잔기에 대한 정보를 획득하고; 꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보를 활용하여, 상기 각각의 잔기에 대한 정보를 업데이트하고; 그리고 상기 업데이트된 각각의 잔기에 대한 정보에 기초하여 상기 단백질의 구조를 조정하도록 구성될 수 있다.In addition, as an apparatus for solving the above problems, at least one processor; and a memory, wherein the at least one processor is configured to obtain information about each residue of a protein; updating information for each residue using update information associated with the folding structure; And it may be configured to adjust the structure of the protein based on the updated information on each residue.
또한, 전술한 과제를 해결하기 위한 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 적어도 하나의 프로세서에 의해 수행되는 경우, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 단백질의 구조를 예측하는 동작들을 수행하게 하고, 상기 동작들은: 단백질의 각각의 잔기에 대한 정보를 획득하는 동작; 꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보를 활용하여, 상기 각각의 잔기에 대한 정보를 업데이트하는 동작; 및 상기 업데이트된 각각의 잔기에 대한 정보에 기초하여 상기 단백질의 구조를 조정하는 동작을 포함할 수 있다.In addition, as a computer program stored in a computer readable storage medium for solving the above problems, the computer program, when executed by at least one processor, causes the at least one processor to perform operations for predicting the structure of a protein and the operations include: obtaining information about each residue of the protein; updating information on each residue by utilizing update information associated with a folding structure; and adjusting the structure of the protein based on the updated information on each residue.
본 개시는, 단백질의 꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보를 활용하여, 각각의 잔기에 대한 정보를 업데이트하고, 이를 기초로 단백질의 구조를 예측하여, 단백질 구조(예컨대, 단백질의 결합전 구조 또는 결합된 구조)의 예측의 정확성을 향상시킬 수 있다.The present disclosure utilizes update information associated with a protein folding structure to update information on each residue, and predicts a protein structure based on this, to obtain a protein structure (e.g., a protein structure before binding or a linked structure of a protein). ) can improve the accuracy of the prediction.
또한, 본 개시는, 단백질의 구조 예측과 관련하여, 단백질 내의 강체 덩어리(rigid body)의 운동을 고려하거나 또는 단백질의 백본 단위의 구조 변화를 고려할 수 있는 기술적 솔루션을 제공할 수 있다. In addition, the present disclosure may provide a technical solution capable of considering motion of a rigid body in a protein or structural change of a protein backbone unit in relation to protein structure prediction.
한편, 본 개시의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.On the other hand, the effects of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and various effects may be included within a range apparent to those skilled in the art from the contents to be described below.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 동작들을 수행하는 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 신경망 모델을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 단백질의 잔기들의 표현법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 단백질 구조를 예측하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 누적식으로 잔기를 업데이트하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 누적식으로 잔기를 업데이트하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 신경망 모델을 사용하여 단백질과 단백질 사이의 결합 구조를 예측하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 신경망 모델을 사용하여 단백질과 리간드 사이의 결합 구조를 예측하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 9는 본 개시의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개략도이다.1 is a block diagram of a computing device performing operations according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a schematic diagram showing a neural network model according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 3 is a schematic diagram for explaining a method of expressing residues of a protein according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a flowchart illustrating a method for predicting a protein structure according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a flowchart illustrating a method of cumulatively updating residues according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a schematic diagram illustrating a method of cumulatively updating residues according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a schematic diagram illustrating a method of predicting a protein-protein binding structure using a neural network model according to an embodiment of the present disclosure.
8 is a schematic diagram illustrating a method of predicting a binding structure between a protein and a ligand using a neural network model according to an embodiment of the present disclosure.
9 is a simplified and general schematic diagram of an exemplary computing environment in which embodiments of the present disclosure may be implemented.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명된다. 본 개시에서, 다양한 설명들이 본 개시의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나, 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다.Various embodiments are now described with reference to the drawings. In this disclosure, various descriptions are presented to provide an understanding of the disclosure. However, it is apparent that these embodiments may be practiced without these specific details.
본 개시에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정(procedure), 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있다. 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화 될 수 있다. 일 컴포넌트는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통해 전송되는 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.The terms “component,” “module,” “system,” and the like, as used in this disclosure, refer to a computer-related entity, hardware, firmware, software, a combination of software and hardware, or an execution of software. For example, a component may be, but is not limited to, a procedure, processor, object, thread of execution, program, and/or computer running on a processor. For example, both an application running on a computing device and a computing device may be components. One or more components may reside within a processor and/or thread of execution. A component can be localized within a single computer. A component may be distributed between two or more computers. Also, these components can execute from various computer readable media having various data structures stored thereon. Components may be connected, for example, via signals with one or more packets of data (e.g., data and/or signals from one component interacting with another component in a local system, distributed system) to other systems and over a network such as the Internet. data being transmitted) may communicate via local and/or remote processes.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 개시에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the term “or” is intended to mean an inclusive “or” rather than an exclusive “or”. That is, unless otherwise specified or clear from the context, “X employs A or B” is intended to mean one of the natural inclusive substitutions. That is, X uses A; X uses B; Or, if X uses both A and B, "X uses either A or B" may apply to either of these cases. Also, the term “and/or” as used in this disclosure should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the listed related items.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 개시와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, the terms "comprises" and/or "comprising" should be understood to mean that the features and/or components are present. However, it should be understood that the terms "comprises" and/or "comprising" do not exclude the presence or addition of one or more other features, elements, and/or groups thereof. Also, unless otherwise specified or where the context clearly indicates that a singular form is indicated, the singular in the disclosure and claims should generally be construed to mean "one or more".
그리고, "A 또는 B 중 적어도 하나"이라는 용어는, "A만을 포함하는 경우", B 만을 포함하는 경우" "A와 B의 구성으로 조합된 경우"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다.In addition, the term “at least one of A or B” should be interpreted as meaning “when only A is included”, “when only B is included” and “when A and B are combined”.
통상의 기술자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시적 논리적 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 어플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 어플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있다. 다만, 그러한 구현의 결정들이 본 개시내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안 된다.Skilled artisans will further understand that the various illustrative logical blocks, components, modules, circuits, means, logics, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented in electronic hardware, computer software, or both. It should be recognized that it can be implemented with combinations of To clearly illustrate the interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, configurations, means, logics, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented in hardware or as software depends on the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application. However, such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of this disclosure.
제시된 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예 들로 한정되는 것이 아니다. 본 개시는 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art of this disclosure. The general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of this disclosure. Thus, the present disclosure is not limited to the embodiments presented herein. This disclosure is to be interpreted in the widest light consistent with the principles and novel features presented herein.
도 1에 도시된 컴퓨팅 장치(100)의 구성은 간략화 하여 나타낸 예시일 뿐이다. 본 개시의 일 실시예에서 컴퓨팅 장치(100)는 컴퓨팅 장치(100)의 컴퓨팅 환경을 수행하기 위한 다른 구성들이 포함될 수 있고, 개시된 구성들 중 일부만이 컴퓨팅 장치(100)를 구성할 수도 있다.The configuration of the
컴퓨팅 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(130), 네트워크부(150)를 포함할 수 있다.The
프로세서(110)는 하나 이상의 코어로 구성될 수 있으며, 컴퓨팅 장치의 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치 (GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit) 등의 데이터 분석, 딥러닝을 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(130)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 개시의 일 실시예에 따른 기계 학습을 위한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 본 개시의 일실시예에 따라 프로세서(110)는 신경망의 학습을 위한 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 딥러닝(DL: deep learning)에서 학습을 위한 입력 데이터의 처리, 입력 데이터에서의 피처 추출, 오차 계산, 역전파(backpropagation)를 이용한 신경망의 가중치 업데이트 등의 신경망의 학습을 위한 계산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)의 CPU, GPGPU, 및 TPU 중 적어도 하나가 신경망 모델의 학습을 처리할 수 있다. 예를 들어, CPU 와 GPGPU가 함께 신경망 모델의 학습, 신경망 모델을 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에서 복수의 컴퓨팅 장치의 프로세서를 함께 사용하여 신경망 모델의 학습, 신경망 모델을 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에서 수행되는 컴퓨터 프로그램은 CPU, GPGPU 또는 TPU 실행가능 프로그램일 수 있다.The
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는 프로세서(110)가 생성하거나 결정한 임의의 형태의 정보 및 네트워크부(150)가 수신한 임의의 형태의 정보를 저장할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 인터넷(internet) 상에서 상기 메모리(130)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다. 전술한 메모리에 대한 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크부(150)는 공중전화 교환망(PSTN: Public Switched Telephone Network), xDSL(x Digital Subscriber Line), RADSL(Rate Adaptive DSL), MDSL(Multi Rate DSL), VDSL(Very High Speed DSL), UADSL(Universal Asymmetric DSL), HDSL(High Bit Rate DSL) 및 근거리 통신망(LAN) 등과 같은 다양한 유선 통신 시스템들을 사용할 수 있다.The
또한, 본 개시에서 제시되는 네트워크부(150)는 CDMA(Code Division Multi Access), TDMA(Time Division Multi Access), FDMA(Frequency Division Multi Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multi Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA) 및 다른 시스템들과 같은 다양한 무선 통신 시스템들을 사용할 수 있다.In addition, the
본 개시에서 네트워크부(150)는 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 단거리 통신망(PAN: Personal Area Network), 근거리 통신망(WAN: Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 네트워크는 공지의 월드와이드웹(WWW: World Wide Web)일 수 있으며, 적외선(IrDA: Infrared Data Association) 또는 블루투스(Bluetooth)와 같이 단거리 통신에 이용되는 무선 전송 기술을 이용할 수도 있다. 본 개시에서 설명된 기술들은 위에서 언급된 다른 네트워크들 에서도 사용될 수 있다.In the present disclosure, the
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 신경망 모델을 나타낸 개략도이다.2 is a schematic diagram showing a neural network model according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시에 걸쳐, 신경망 모델 및 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 신경망 모델은 일반적으로 노드(node)라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망 모델은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다. 신경망 모델들을 구성하는 노드(또는 뉴런)들은 하나 이상의 링크에 의해 상호 연결될 수 있다.Throughout this disclosure, neural network model and neural network may be used interchangeably. A neural network model may be composed of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network model includes one or more nodes. Nodes (or neurons) constituting neural network models may be interconnected by one or more links.
신경망 모델내에서, 링크를 통해 연결된 하나 이상의 노드들은 상대적으로 입력 노드 및 출력 노드의 관계를 형성할 수 있다. 입력 노드 및 출력 노드의 개념은 상대적인 것으로서, 하나의 노드에 대하여 출력 노드 관계에 있는 임의의 노드는 다른 노드와의 관계에서 입력 노드 관계에 있을 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. 상술한 바와 같이, 입력 노드 대 출력 노드 관계는 링크를 중심으로 생성될 수 있다. 하나의 입력 노드에 하나 이상의 출력 노드가 링크를 통해 연결될 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다.In the neural network model, one or more nodes connected through links may form a relative relationship of an input node and an output node. The concept of an input node and an output node is relative, and any node in an output node relationship with one node may have an input node relationship with another node, and vice versa. As described above, an input node to output node relationship may be created around a link. More than one output node can be connected to one input node through a link, and vice versa.
하나의 링크를 통해 연결된 입력 노드 및 출력 노드 관계에서, 출력 노드의 데이터는 입력 노드에 입력된 데이터에 기초하여 그 값이 결정될 수 있다. 여기서 입력 노드와 출력 노드를 상호 연결하는 링크는 가중치(weight)를 가질 수 있다(이때, 본 개시에 걸쳐 파라미터와 가중치는 동일한 의미로 사용될 수 있다.). 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망 모델이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드 값을 결정할 수 있다.In a relationship between an input node and an output node connected through one link, the value of data of the output node may be determined based on data input to the input node. Here, a link interconnecting an input node and an output node may have a weight (at this time, parameters and weights may be used in the same meaning throughout the present disclosure). The weight may be variable, and may be changed by a user or an algorithm in order to perform a desired function of the neural network model. For example, when one or more input nodes are interconnected by respective links to one output node, the output node is set to a link corresponding to values input to input nodes connected to the output node and respective input nodes. An output node value may be determined based on the weight.
상술한 바와 같이, 신경망 모델은 하나 이상의 노드들이 하나 이상의 링크를 통해 상호 연결되어 신경망 내에서 입력 노드 및 출력 노드 관계를 형성한다. 신경망 내에서 노드들과 링크들의 개수 및 노드들과 링크들 사이의 연관관계, 링크들 각각에 부여된 가중치의 값에 따라, 신경망 모델의 특성이 결정될 수 있다. 예를 들어, 동일한 개수의 노드 및 링크들이 존재하고, 링크들의 가중치 값이 상이한 두 신경망 모델이 존재하는 경우, 두 개의 신경망 모델들은 서로 상이한 것으로 인식될 수 있다.As described above, in the neural network model, one or more nodes are interconnected through one or more links to form an input node and output node relationship in the neural network. The characteristics of the neural network model may be determined according to the number of nodes and links in the neural network, the relationship between the nodes and links, and the value of a weight assigned to each link. For example, when there are two neural network models having the same number of nodes and links and different weight values of the links, the two neural network models may be recognized as different from each other.
신경망 모델은 하나 이상의 노드들의 집합으로 구성될 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들의 부분 집합은 층(layer)을 구성할 수 있다. 신경망 모델을 구성하는 노드들 중 일부는, 최초 입력 노드로부터의 거리들에 기초하여, 하나의 층을 구성할 수 있다. 예를 들어, 최초 입력 노드로부터 거리가 n인 노드들의 집합은, n 층을 구성할 수 있다. 최초 입력 노드로부터 거리는, 최초 입력 노드로부터 해당 노드까지 도달하기 위해 거쳐야 하는 링크들의 최소 개수에 의해 정의될 수 있다. 그러나, 이러한 층의 정의는 설명을 위한 임의적인 것으로서, 신경망 내에서 층의 차수는 상술한 것과 상이한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 노드들의 층은 최종 출력 노드로부터 거리에 의해 정의될 수도 있다.A neural network model may consist of a set of one or more nodes. A subset of nodes constituting a neural network may constitute a layer. Some of the nodes constituting the neural network model may constitute one layer based on distances from the first input node. For example, a set of nodes having a distance of n from the first input node may constitute n layers. The distance from the first input node may be defined by the minimum number of links that must be passed through to reach the corresponding node from the first input node. However, the definition of such a layer is arbitrary for explanation, and the order of a layer in a neural network may be defined in a method different from that described above. For example, a layer of nodes may be defined by a distance from a final output node.
최초 입력 노드는 신경망 모델 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서 링크를 거치지 않고 데이터가 직접 입력되는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또는, 신경망 네트워크 내에서, 링크를 기준으로 한 노드 간의 관계에 있어서, 링크로 연결된 다른 입력 노드들을 가지지 않는 노드들을 의미할 수 있다. 이와 유사하게, 최종 출력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서, 출력 노드를 가지지 않는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또한, 히든 노드는 최초 입력 노드 및 최후 출력 노드가 아닌 신경망 모델을 구성하는 노드들을 의미할 수 있다.An initial input node may refer to one or more nodes to which data is directly input without passing through a link in relation to other nodes among nodes in the neural network model. Alternatively, in a relationship between nodes based on a link in a neural network, it may mean nodes that do not have other input nodes connected by a link. Similarly, the final output node may refer to one or more nodes that do not have an output node in relation to other nodes among nodes in the neural network. Also, the hidden node may refer to nodes constituting the neural network model other than the first input node and the last output node.
신경망 모델은 지도 학습(supervised learning), 비지도 학습(unsupervised learning), 반지도 학습(semi-supervised learning), 또는 강화학습(reinforcement learning) 중 적어도 하나의 방식으로 학습될 수 있다. 신경망 모델의 학습은 신경망 모델이 특정한 동작을 수행하기 위한 지식을 신경망 모델에 적용하는 과정일 수 있다.The neural network model may be trained using at least one of supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, and reinforcement learning. Learning of the neural network model may be a process of applying knowledge for the neural network model to perform a specific operation to the neural network model.
신경망 모델은 출력의 오류를 최소화하는 방향으로 학습될 수 있다. 신경망 모델의 학습에서 반복적으로 학습 데이터를 신경망 모델에 입력시키고 학습 데이터에 대한 신경망 모델의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 신경망 모델의 에러를 신경망 모델의 출력 층에서부터 입력 층 방향으로 역전파(backpropagation)하여 신경망 모델의 각 노드의 가중치를 업데이트 하는 과정이다. 교사 학습의 경우 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링 되어있는 학습 데이터를 사용하며(즉, 라벨링된 학습 데이터), 비교사 학습의 경우는 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 교사 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링 된 데이터일 수 있다. 라벨링된 학습 데이터가 신경망 모델에 입력되고, 신경망 모델의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨을 비교함으로써 오류(error)가 계산될 수 있다. 다른 예로, 데이터 분류에 관한 비교사 학습의 경우 입력인 학습 데이터가 신경망 모델 출력과 비교됨으로써 오류가 계산될 수 있다. 계산된 오류는 신경망 모델에서 역방향(즉, 출력 층에서 입력 층 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 신경망 모델의 각 층의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트 될 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learning rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 신경망 모델의 계산과 에러의 역전파는 에포크(epoch)를 구성할 수 있다. 학습률은 신경망 모델의 에포크의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 신경망 모델의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 신경망 모델이 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다.The neural network model can be trained in a way that minimizes errors in output. In the learning of the neural network model, the learning data is repeatedly input into the neural network model, the output of the neural network model for the training data and the error of the target are calculated, and the error of the neural network model is transferred from the output layer of the neural network model to the input layer in the direction of reducing the error. This is the process of updating the weight of each node of the neural network model by backpropagating in the same direction. In the case of teacher learning, the learning data in which the correct answer is labeled is used for each learning data (ie, the labeled learning data), and in the case of comparative teacher learning, the correct answer may not be labeled in each learning data. That is, for example, learning data in the case of teacher learning regarding data classification may be data in which each learning data is labeled with a category. Labeled training data is input to a neural network model, and an error may be calculated by comparing an output (category) of the neural network model with a label of the training data. As another example, in the case of comparative history learning for data classification, an error may be calculated by comparing input learning data with a neural network model output. The calculated error is back-propagated in the neural network model in the reverse direction (ie, from the output layer to the input layer), and the connection weight of each node in each layer of the neural network model may be updated according to the back-propagation. The amount of change in the connection weight of each updated node may be determined according to a learning rate. The computation of the neural network model on the input data and the backpropagation of errors may constitute an epoch. A learning rate may be applied differently according to the number of repetitions of epochs of the neural network model. For example, a high learning rate is used in the early stages of neural network model training so that the neural network model can quickly achieve a certain level of performance to increase efficiency, and a low learning rate can be used in the late stage to increase accuracy.
신경망 모델의 학습에서 일반적으로 학습 데이터는 실제 데이터(즉, 학습된 신경망 모델을 이용하여 처리하고자 하는 데이터)의 부분집합일 수 있으며, 따라서, 학습 데이터에 대한 오류는 감소하나 실제 데이터에 대해서는 오류가 증가하는 에포크가 존재할 수 있다. 과적합(over-fitting)은 이와 같이 학습 데이터에 과하게 학습하여 실제 데이터에 대한 오류가 증가하는 현상이다. 예를 들어, 노란색 고양이를 보여 고양이를 학습한 신경망 모델이 노란색 이외의 고양이를 보고는 고양이임을 인식하지 못하는 현상이 과적합의 일종일 수 있다. 과적합은 머신러닝 알고리즘의 오류를 증가시키는 원인으로 작용할 수 있다. 이러한 과적합을 막기 위하여 다양한 최적화 방법이 사용될 수 있다. 과적합을 막기 위해서는 학습 데이터를 증가시키거나, 레귤라이제이션(regularization), 학습의 과정에서 네트워크의 노드 일부를 비활성화하는 드롭아웃(dropout), 배치 정규화(batch normalization)의 활용 등의 방법이 적용될 수 있다.In learning neural network models, generally, training data can be a subset of real data (ie, data to be processed using the trained neural network model), and therefore, errors for training data are reduced, but errors for real data are reduced. There may be increasing epochs. Over-fitting is a phenomenon in which errors for actual data increase due to excessive learning on training data. For example, a phenomenon in which a neural network model that learns a cat by showing a yellow cat does not recognize that it is a cat when it sees a cat other than yellow may be a type of overfitting. Overfitting can act as a cause of increasing the error of machine learning algorithms. Various optimization methods can be used to prevent such overfitting. To prevent overfitting, methods such as increasing training data, regularization, inactivating some nodes in the network during learning, dropout, and batch normalization can be applied. .
본 개시의 일 실시예에 따라 데이터 구조를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다.According to an embodiment of the present disclosure, a computer readable medium storing a data structure is disclosed.
데이터 구조는 데이터에 효율적인 접근 및 수정을 가능하게 하는 데이터의 조직, 관리, 저장을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정 문제(예를 들어, 최단 시간으로 데이터 검색, 데이터 저장, 데이터 수정) 해결을 위한 데이터의 조직을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정한 데이터 처리 기능을 지원하도록 설계된, 데이터 요소들 간의 물리적이거나 논리적인 관계로 정의될 수도 있다. 데이터 요소들 간의 논리적인 관계는 사용자 정의 데이터 요소들 간의 연결관계를 포함할 수 있다. 데이터 요소들 간의 물리적인 관계는 컴퓨터 판독가능 저장매체(예를 들어, 영구 저장 장치)에 물리적으로 저장되어 있는 데이터 요소들 간의 실제 관계를 포함할 수 있다. 데이터 구조는 구체적으로 데이터의 집합, 데이터 간의 관계, 데이터에 적용할 수 있는 함수 또는 명령어를 포함할 수 있다. 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 컴퓨팅 장치는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산을 수행할 수 있다. 구체적으로 컴퓨팅 장치는 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 연산, 읽기, 삽입, 삭제, 비교, 교환, 검색의 효율성을 높일 수 있다.Data structure can refer to the organization, management, and storage of data that enables efficient access and modification of data. Data structure may refer to the organization of data to solve a specific problem (eg, data retrieval, data storage, data modification in the shortest time). A data structure may be defined as a physical or logical relationship between data elements designed to support a specific data processing function. A logical relationship between data elements may include a connection relationship between user-defined data elements. A physical relationship between data elements may include an actual relationship between data elements physically stored in a computer-readable storage medium (eg, a persistent storage device). The data structure may specifically include a set of data, a relationship between data, and a function or command applicable to the data. Through an effectively designed data structure, a computing device can perform calculations while using minimal resources of the computing device. Specifically, the computing device can increase the efficiency of operation, reading, insertion, deletion, comparison, exchange, and search through an effectively designed data structure.
데이터 구조는 데이터 구조의 형태에 따라 선형 데이터 구조와 비선형 데이터 구조로 구분될 수 있다. 선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 하나의 데이터만이 연결되는 구조일 수 있다. 선형 데이터 구조는 리스트(List), 스택(Stack), 큐(Queue), 데크(Deque)를 포함할 수 있다. 리스트는 내부적으로 순서가 존재하는 일련의 데이터 집합을 의미할 수 있다. 리스트는 연결 리스트(Linked List)를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 각각의 데이터가 포인터를 가지고 한 줄로 연결되어 있는 방식으로 데이터가 연결된 데이터 구조일 수 있다. 연결 리스트에서 포인터는 다음이나 이전 데이터와의 연결 정보를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 형태에 따라 단일 연결 리스트, 이중 연결 리스트, 원형 연결 리스트로 표현될 수 있다. 스택은 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조일 수 있다. 스택은 데이터 구조의 한 쪽 끝에서만 데이터를 처리(예를 들어, 삽입 또는 삭제)할 수 있는 선형 데이터 구조일 수 있다. 스택에 저장된 데이터는 늦게 들어갈수록 빨리 나오는 데이터 구조(LIFO-Last in First Out)일 수 있다. 큐는 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조로서, 스택과 달리 늦게 저장된 데이터일수록 늦게 나오는 데이터 구조(FIFO-First in First Out)일 수 있다. 데크는 데이터 구조의 양 쪽 끝에서 데이터를 처리할 수 있는 데이터 구조일 수 있다.The data structure can be divided into a linear data structure and a non-linear data structure according to the shape of the data structure. A linear data structure may be a structure in which only one data is connected after one data. Linear data structures may include lists, stacks, queues, and decks. A list may refer to a series of data sets in which order exists internally. The list may include a linked list. A linked list may be a data structure in which data are connected in such a way that each data is connected in a single line with a pointer. In a linked list, a pointer can contain information about connection to the next or previous data. A linked list can be expressed as a singly linked list, a doubly linked list, or a circular linked list depending on the form. A stack can be a data enumeration structure that allows limited access to data. A stack can be a linear data structure in which data can be processed (eg, inserted or deleted) at only one end of the data structure. The data stored in the stack may be a LIFO-Last in First Out (Last in First Out) data structure. A queue is a data listing structure that allows limited access to data, and unlike a stack, it can be a data structure (FIFO-First in First Out) in which data stored later comes out later. A deck can be a data structure that can handle data from either end of the data structure.
비선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 복수개의 데이터들이 연결되는 구조일 수 있다. 비선형 데이터 구조는 그래프(Graph) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조는 정점(Vertex)과 간선(Edge)으로 정의될 수 있으며 간선은 서로 다른 두개의 정점을 연결하는 선을 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조는 트리(Tree) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 트리 데이터 구조는 트리에 포함된 복수개의 정점들 중에서 서로 다른 두개의 정점을 연결시키는 경로가 하나인 데이터 구조일 수 있다. 즉 그래프 데이터 구조에서 루프(loop)를 형성하지 않는 데이터 구조일 수 있다.The nonlinear data structure may be a structure in which a plurality of data are connected after one data. The non-linear data structure may include a graph data structure. A graph data structure can be defined as a vertex and an edge, and an edge can include a line connecting two different vertices. The graph data structure may include a tree data structure. The tree data structure may be a data structure in which one path connects two different vertices among a plurality of vertices included in the tree. That is, it may be a data structure that does not form a loop in a graph data structure.
데이터 구조는 신경망을 포함할 수 있다. 그리고 신경망을 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망에 의한 처리를 위하여 전처리된 데이터, 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 층과 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실 함수 등을 포함할 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 상기 개시된 구성들 중 임의의 구성 요소들을 포함할 수 있다. 즉 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망에 의한 처리를 위하여 전처리된 데이터, 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 층과 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실 함수 등 전부 또는 이들의 임의의 조합을 포함하여 구성될 수 있다. 전술한 구성들 이외에도, 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망의 특성을 결정하는 임의의 다른 정보를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 구조는 신경망의 연산 과정에 사용되거나 발생되는 모든 형태의 데이터를 포함할 수 있으며 전술한 사항에 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 기록 매체 및/또는 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다.The data structure may include a neural network. And the data structure including the neural network may be stored in a computer readable medium. The data structure including the neural network includes preprocessed data for processing by the neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data obtained from the neural network, activation function associated with each node or layer of the neural network, and A loss function for learning may be included. A data structure including a neural network may include any of the components described above. That is, the data structure including the neural network includes preprocessed data for processing by the neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data acquired from the neural network, activation function associated with each node or layer of the neural network, and neural network. It may be configured to include all or any combination thereof, such as a loss function for learning of . In addition to the foregoing configurations, the data structure comprising the neural network may include any other information that determines the characteristics of the neural network. In addition, the data structure may include all types of data used or generated in the computational process of the neural network, but is not limited to the above. A computer readable medium may include a computer readable recording medium and/or a computer readable transmission medium. A neural network may consist of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network includes one or more nodes.
데이터 구조는 신경망에 입력되는 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터를 포함하는 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 신경망 학습 과정에서 입력되는 학습 데이터 및/또는 학습이 완료된 신경망에 입력되는 입력 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 전처리(pre-processing)를 거친 데이터 및/또는 전처리 대상이 되는 데이터를 포함할 수 있다. 전처리는 데이터를 신경망에 입력시키기 위한 데이터 처리 과정을 포함할 수 있다. 따라서 데이터 구조는 전처리 대상이 되는 데이터 및 전처리로 발생되는 데이터를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include data input to the neural network. A data structure including data input to the neural network may be stored in a computer readable medium. Data input to the neural network may include training data input during a neural network learning process and/or input data input to a neural network that has been trained. Data input to the neural network may include pre-processed data and/or data subject to pre-processing. Pre-processing may include a data processing process for inputting data to a neural network. Accordingly, the data structure may include data subject to pre-processing and data generated by pre-processing. The foregoing data structure is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
데이터 구조는 신경망의 가중치를 포함할 수 있다. (본 개시에서 가중치, 파라미터는 동일한 의미로 사용될 수 있다.) 그리고 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망은 복수개의 가중치들을 포함할 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드에서 출력되는 데이터 값을 결정할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include the weights of the neural network. (In this disclosure, weights and parameters may be used in the same meaning.) Also, a data structure including weights of a neural network may be stored in a computer readable medium. A neural network may include a plurality of weights. The weight may be variable, and may be changed by a user or an algorithm in order to perform a function desired by the neural network. For example, when one or more input nodes are interconnected by respective links to one output node, the output node is set to a link corresponding to values input to input nodes connected to the output node and respective input nodes. A data value output from an output node may be determined based on the weight. The foregoing data structure is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
제한이 아닌 예로서, 가중치는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치는 에포크가 시작되는 시점의 가중치 및/또는 에포크 동안 가변되는 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습이 완료된 가중치는 에포크가 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 따라서 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함한 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그러므로 상술한 가중치 및/또는 각 가중치의 조합은 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조에 포함되는 것으로 한다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.As a non-limiting example, the weights may include weights that are varied during neural network training and/or weights for which neural network training has been completed. The variable weight in the neural network learning process may include a weight at the start of an epoch and/or a variable weight during an epoch. The weights for which neural network learning is completed may include weights for which epochs are completed. Accordingly, the data structure including the weights of the neural network may include a data structure including weights that are variable during the neural network learning process and/or weights for which neural network learning is completed. Therefore, it is assumed that the above-described weights and/or combinations of weights are included in the data structure including the weights of the neural network. The foregoing data structure is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화(serialization) 과정을 거친 후 컴퓨터 판독가능 저장 매체(예를 들어, 메모리, 하드 디스크)에 저장될 수 있다. 직렬화는 데이터 구조를 동일하거나 다른 컴퓨팅 장치에 저장하고 나중에 다시 재구성하여 사용할 수 있는 형태로 변환하는 과정일 수 있다. 컴퓨팅 장치는 데이터 구조를 직렬화 하여 네트워크를 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 직렬화된 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 역직렬화(deserialization)를 통해 동일한 컴퓨팅 장치 또는 다른 컴퓨팅 장치에서 재구성될 수 있다. 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화에 한정되는 것은 아니다. 나아가 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산의 효율을 높이기 위한 데이터 구조(예를 들어, 비선형 데이터 구조에서 B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree)를 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer readable storage medium (eg, a memory or a hard disk) after going through a serialization process. Serialization can be the process of converting a data structure into a form that can be stored on the same or another computing device and later reconstructed and used. The computing device may transmit and receive data through a network by serializing the data structure. The data structure including the weights of the serialized neural network may be reconstructed on the same computing device or another computing device through deserialization. The data structure including the weights of the neural network is not limited to serialization. Furthermore, the data structure including the weights of the neural network is a data structure for increasing the efficiency of operation while minimizing the resource of the computing device (for example, B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree). The foregoing is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
데이터 구조는 신경망의 하이퍼 파라미터(Hyper-parameter)를 포함할 수 있다. 그리고 신경망의 하이퍼 파라미터를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 하이퍼 파라미터는 사용자에 의해 가변되는 변수일 수 있다. 하이퍼 파라미터는 예를 들어, 학습률(learning rate), 비용 함수(cost function), 에포크(epoch) 반복 횟수, 가중치 초기화(Weight initialization)(예를 들어, 가중치 초기화 대상이 되는 가중치 값의 범위 설정), Hidden Unit 개수(예를 들어, 히든 레이어(hidden layer)의 개수, 히든 레이어의 노드 수)를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include hyper-parameters of the neural network. Also, the data structure including the hyperparameters of the neural network may be stored in a computer readable medium. A hyperparameter may be a variable variable by a user. Hyperparameters include, for example, learning rate, cost function, number of epoch iterations, weight initialization (eg, setting the range of weight values to be targeted for weight initialization), It may include the number of Hidden Units (eg, the number of hidden layers and the number of nodes of the hidden layer). The foregoing data structure is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
본 개시의 일 실시예에 대한 설명에 앞서, 도 3을 참조하여, 본 개시 전반에서 사용되는 용어에 대한 설명이 개시된다.Prior to a description of an embodiment of the present disclosure, a description of terms used throughout the present disclosure will be given with reference to FIG. 3 .
본 개시에서 사용되는 "잔기(residue)"라는 용어는, 단백질의 구조를 이루는 아미노산의 잔기를 의미한다. 여기서 아미노산의 잔기는, 예를 들어, 아미노산이 펩타이드 결합을 형성할 때 제거되는 부분 이외의 나머지 부분(예컨대, 펩타이드 결합을 형성할 때 제거되는 원자단 이외의 기)을 의미할 수 있다. The term “residue” as used in this disclosure refers to a residue of an amino acid constituting the structure of a protein. Here, the residue of an amino acid may mean, for example, a portion other than a portion removed when an amino acid forms a peptide bond (eg, a group other than an atomic group removed when forming a peptide bond).
또한, 잔기의 특징과 관련하여, 각각의 잔기는 구조 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 잔기는 [위치 정보, 방향 정보]를 포함할 수 있다. 이때, 각각의 잔기의 위치 정보 및 방향 정보는, 각각의 잔기의 단백질 구조 내에서의 기하학적 정보와 연관될 수 있다. 한편, 상기 각각의 잔기의 [위치 정보, 방향 정보]은 좌표 정보와 방향 정보를 포함하는 벡터 형태로 표현되는 것이 바람직할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양하게 표현될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 잔기의 특징은, 잔기 가스(residue gas) 방식의 구조 표현법에 의해 표현될 수 있다.In addition, with regard to the characteristics of the residue, each residue may include structural information. For example, each residue may include [location information, direction information]. In this case, the position information and direction information of each residue may be associated with geometric information within the protein structure of each residue. Meanwhile, the [location information, direction information] of each residue may preferably be expressed in the form of a vector including coordinate information and direction information, but is not limited thereto and may be expressed in various ways. According to an embodiment of the present disclosure, characteristics of a residue may be expressed by a structure representation method of a residue gas method.
앞서 언급하였듯, 잔기는 서로 연결된 잔기들끼리 순차적인 순서에 의해 분류될 수 있다. 예컨대, 단백질이 포함하는 잔기의 개수가 N개라고 가정할 때, N개의 잔기들은, 단백질의 구조의 C-말단(C-terminus) 부터 N-말단(N-terminus)의 방향 또는 반대 방향의 순서대로 식별되는, 잔기(residue, T)인 을 포함할 수 있다. 여기서, 은 각각의 잔기의 구조 정보를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 은 각각의 잔기의 위치 정보, 방향 정보, 그 외의 기하학적인 정보 등을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 단백질과 연관된 시퀀스(sequence)가 프로세서(110)에 의해 입력되는 순서를 기초로 잔기의 순서를 결정할 수 있다. 또한, 잔기의 순서는 단백질 전체가 아닌 단백질의 일부분을 기초로 결정될 수 있다. 그러나, 단백질의 순서를 결정하는 것은 이에 한정되지 않고, 통상의 기술자의 필요에 따라 다양하게 결정될 수 있다. (참고로, 본 개시에서는 각각의 잔기를 위치와 방향을 포함하는 특성을 고려하여 도 3과 같이 화살표 도형으로 표현된다.)As mentioned above, residues can be classified by the sequential order of residues connected to each other. For example, assuming that the number of residues included in a protein is N, the N residues are ordered from the C-terminus to the N-terminus of the protein structure or in the opposite direction. A residue (T), identified as can include here, may represent structural information of each residue. for example, may represent position information, direction information, and other geometric information of each residue. In addition, the order of residues may be determined based on the order in which sequences associated with the protein are input by the
본 개시 전반에 걸쳐, 은 신경망 모델을 포함하는 다양한 예측 모델을 사용하여 예측되는 잔기에 대한 변화량으로, 다시 말해 n 번째 잔기()에 대한 변화량을 의미할 수 있다. 여기서 상기 변화량은 구조 정보와 관련된 변화량을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 위치 정보의 변화량, 방향 정보의 변화량, 그 외의 기하학적인 변화량 등을 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에서, 각각의 잔기()에 대한 변화량은, 각각 제 1 변화량 내지 제 n 변화량()으로 표현될 수 있다. 한편, 상기 변화량은 단백질의 잔기들에 관한 정보에 기초하여 신경망 모델을 통해 예측될 수 있다.Throughout this disclosure, is the amount of change for a residue predicted using various prediction models including neural network models, that is, the n-th residue ( ) can mean the amount of change for Here, the change amount may include a change amount related to structural information, and may include, for example, a change amount of location information, a change amount of direction information, and other geometric changes. In one embodiment of the present disclosure, each residue ( The amount of change for ) is the first change amount to the nth change amount ( ) can be expressed as Meanwhile, the amount of change may be predicted through a neural network model based on information about protein residues.
본 개시 전반에 걸쳐 업데이트는, 연산자 ''에 기초하여 표현될 수 있다. 여기서 연산자 ''는 아다마르 곱(Hadamard product) 연산자이거나 또는 유클리드 변환과 연관된 연산자일 수 있다. 또한, 상기 업데이트는 이러한 연산자 이외에도 다양한 연산자에 기초하여 구현될 수도 있다. 한편, 업데이트된 n 번째 잔기는 으로 표현될 수 있다.예컨대, 을 기초로 업데이트된 n 번째 잔기( )는 일 수 있다. (즉,) 일 실시예에서, 은 []와 같이 업데이트 된 것일 수 있다. 그러나, 이는 예시일 뿐, 본 개시의 일 실시예에 따른 업데이트의 방법은 이에 한정되지 않고, 추후, 이와 관련된 다른 일 실시예들이 개시된다. Updates throughout this disclosure include operator ' It can be expressed based on '. where operator ' ' can be a Hadamard product operator or an operator associated with Euclidean transformation. In addition, the update may be implemented based on various operators other than these operators. On the other hand, the updated n-th residue is It can be expressed as. For example, The nth residue updated based on ( )Is can be (in other words, ) In one embodiment, silver [ ]. However, this is only an example, and the update method according to an embodiment of the present disclosure is not limited thereto, and other embodiments related thereto will be disclosed later.
본 개시의 전반에 걸쳐서 "꺾임 구조와 연관된 업데이트"는, 업데이트 과정 중에 꺾임 구조 자체 또는 꺾임 구조 기반의 변화를 반영할 수 있는 업데이트 방식을 의미할 수 있다. 예를 들어, 아미노산 잔기들이 꺾임 구조를 형성하게 되는 경우, 꺾이는 부위의 잔기는 상대적으로 큰 구조 변화를 겪게 되고, 꺾이는 부위에 연결된 잔기들은 함께 움직이는 강체 운동을 하게 되는데(예를 들어, 의 잔기 사슬에서 가 꺾이는 잔기에 해당하는 경우, 지점에서의 꺾임에 따라 의 잔기들은 함께 움직이는 강체 운동이 강제 되는데), 상기 "꺾임 구조와 연관된 업데이트"는 이러한 꺾임 구조와 연관된 구조 정보 또는 구조 정보의 변화를 표현할 수 있는 업데이트 방식을 의미할 수 있다. 또한, "꺾임 구조와 연관된 업데이트"는, 단백질에 포함된 꺾임 구조를 모사할 수 있는 다양한 업데이트 방식들이 포함될 수도 있다. 특히, 본 개시의 실시예들은, 도 3의 310과 같은 "그래프 형태의 표현 방식(예를 들어, 도 3의 310과 같은 ball & stick 그래프 형태의 표현 방식)"이 아닌, "잔기 가스(residue gas)의 표현 방식(예를 들어, 도 3의 300과 같은 개별 잔기의 구조 정보를 고려하는 표현 방식)"과 연관하여 상기 "꺾임 구조와 연관된 업데이트"를 구현할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 "꺾임 구조와 연관된 업데이트"는, 누적 연산 방식을 활용하여, 상기 잔기 가스의 표현법에서 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 "꺾임 구조와 연관된 업데이트"는, 신경망 모델(즉, 상기 잔기 가스의 표현 방식에 기초하는 신경망 모델)의 출력이 "각각의 잔기에서의 백본 비틀림 각도의 변화량"이 되도록 함으로써, 상기 잔기 가스의 표현법에서 구현될 수 있다.Throughout the present disclosure, “update associated with a folding structure” may refer to an update method capable of reflecting a folding structure itself or a change based on a folding structure during an update process. For example, when amino acid residues form a bend structure, the residue at the bend site undergoes a relatively large structural change, and the residues connected to the bend site undergo rigid body motion (e.g., residues in the chain of If corresponds to the folding residue, according to the bend at the point Residues of are forced to move together), and the "update associated with the bending structure" may mean structural information associated with such a bending structure or an update method capable of expressing a change in structural information. In addition, "update associated with a folding structure" may include various update methods capable of mimicking a folding structure included in a protein. In particular, the embodiments of the present disclosure are not "representation method in the form of a graph (eg, expression method in the form of a ball & stick graph such as 310 in FIG. 3)" such as 310 in FIG. gas) (for example, an expression method that considers structural information of individual residues, such as 300 in FIG. In one embodiment, the "update associated with the folding structure" may be implemented in the residual gas representation by utilizing an accumulation operation scheme. In another embodiment, the "update associated with the folding structure" is performed such that the output of the neural network model (ie, the neural network model based on the representation scheme of the residual gas) is "the amount of change in the twist angle of the backbone at each residue". , can be implemented in the expression of the residual gas.
이제부터 도 4의 S400 단계 내지 S420 단계를 참조하여 단백질의 구조를 예측하는 방법에 관한 개괄적인 프로세스가 설명된다.From now on, with reference to steps S400 to S420 of FIG. 4 , a general process for predicting the structure of a protein will be described.
도 4를 참조하면, 프로세서(110)는 단백질의 구조를 예측하기 위해 S400 내지 S420 단계를 수행할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(110)는 "단백질의 각각의 잔기에 대한 정보를 획득하는 단계(S400)", "꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보를 활용하여, 상기 각각의 잔기에 대한 정보를 업데이트하는 단계(S410)" 및 "상기 업데이트된 각각의 잔기에 대한 정보에 기초하여 상기 단백질의 구조를 조정하는 단계(S420)"를 수행할 수 있다. Referring to Figure 4, the
상기 S400 단계는, 프로세서(110)가 단백질의 각각의 잔기에 대한 정보를 획득하는 단계이다. 일 실시예에서, 프로세서(110)는, 상기 단백질의 각각의 잔기에 대한 구조 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는, 상기 단백질의 각각의 잔기의 위치 정보 및 방향 정보를 획득할 수 있다. 추가로, 프로세서(110)는, 이러한 정보들 이외에도, 상기 단백질의 각각의 잔기의 구조적인 특징과 관련된 다른 정보를 획득할 수도 있다. The step S400 is a step in which the
상기 S410 단계는, 프로세서(110)가 꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보를 활용하여, 상기 각각의 잔기에 대한 정보를 업데이트하는 단계이다. 여기서, "꺾임 구조와 연관된 업데이트"는, 위에서도 언급했듯이, 업데이트 과정 중에 꺾임 구조 자체 또는 꺾임 구조 기반의 변화를 반영할 수 있는 업데이트 방식을 의미할 수 있다. 예를 들어, 아미노산 잔기들이 꺾임 구조를 형성하게 되는 경우, 꺾이는 부위의 잔기는 상대적으로 큰 구조 변화를 겪게 되고, 꺾이는 부위에 연결된 잔기들은 함께 움직이는 강체 운동을 하게 되는데(예를 들어, 의 잔기 사슬에서 가 꺾이는 잔기에 해당하는 경우, 지점에서의 꺾임에 따라 의 잔기들은 함께 움직이는 강제 운동을 하게 되는데), 상기 "꺾임 구조와 연관된 업데이트"는 이러한 꺾임 구조와 연관된 구조 정보 또는 구조 정보의 변화를 표현할 수 있는 업데이트 방식을 의미할 수 있다. 또한, "꺾임 구조와 연관된 업데이트"는, 단백질에 포함된 꺾임 구조를 모사할 수 있는 다양한 업데이트 방식들이 포함될 수도 있다.The step S410 is a step in which the
일 실시예에서, 상기 "꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보"는, "상기 신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 잔기들과 관련된 변화량들에 대하여 누적 연산을 수행하여 생성된 업데이트 정보"(실시예-A와 관련)를 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 상기 "꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보"는 "상기 신경망 모델에 의해 예측된 상기 각각의 잔기의 백본 비틀림 각도의 변화량에 기초하는 업데이트 정보"(실시예-B와 관련)를 포함할 수 있다. 한편, 또 다른 실시예에서는, 상기 "꺾임 구조와 연관된 업데이트 정보"가, "상기 누적 연산을 수행하여 생성된 업데이트 정보" 및 "상기 백본 비틀림 각도의 변화량에 기초하는 업데이트 정보" 둘 모두를 포함할 수도 있으며, 이를 통해 앙상블(ensemble)적인 업데이트 방식을 구현할 수도 있다. In one embodiment, the "update information associated with the fold structure" is "update information generated by performing an accumulation operation on changes related to the residues of the protein predicted by the neural network model" (Example-A related) may be included. In addition, in another embodiment, the "update information associated with the folding structure" is "update information based on the amount of change in backbone twist angle of each residue predicted by the neural network model" (related to Example-B) can include On the other hand, in another embodiment, the "update information associated with the bending structure" may include both "update information generated by performing the accumulation operation" and "update information based on the change amount of the backbone twist angle". Also, through this, an ensemble-type update method may be implemented.
상기, '실시예-A'와 관련하여, 프로세서(110)는 ①"신경망 모델에 의해 예측된, 상기 단백질의 1번째 잔기()에 대한 제 1 변화량(), 상기 단백질의 2번째 잔기()에 대한 제 2 변화량(), 상기 단백질의 n-1번째 잔기()에 대한 제 n-1 변화량(), 상기 단백질의 n번째 잔기()에 대한 제 n 변화량() 을 획득하는 단계(S410-A1)", ②"상기 제 1 변화량() 내지 상기 제 n 변화량()에 대하여 누적 연산()을 수행하여 상기 n 번째 잔기에 대한 업데이트 정보( = )를 생성하는 단계(S410-A2)", ③"누적 연산에 기초하여 생성된 각각의 잔기에 대한 업데이트 정보를 활용하여, 상기 각각의 잔기에 대한 정보를 업데이트하는 단계(S410-A3)" 등을 수행할 수 있다. 이러한 경우, 강체 운동으로 변화하는 잔기들에 대해서는 변화량들이 디폴트(default) 값(예컨대, 변화량이 없음을 나타내는 0, identity map, 영 벡터 등)으로 산출될 수 있으므로, 이러한 강체 운동을 표현하기 위해 업데이트 정보, 예측 정보, 결과 정보 등이 만족해야 하는 제약 조건이 간단해질 수 있다.Regarding the above 'Example-A', the
또한, 상기 S410-A2와 관련하여, 프로세서(110)는, ①"상기 단백질의 1번째 잔기() 내지 n번째 잔기() 각각에 대하여 미리 결정된 유연성 정도에 기초하여, 상기 제 1 변화량() 내지 상기 n 변화량() 각각에 대하여 스케일링(scaling)을 수행하는 단계(S410-A2-1)" 및 ②"상기 스케일링이 수행된 제 1 변화량() 내지 제 n 변화량()에 대하여 누적연산()을 수행하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보( =)를 생성하는 단계(S410-A2-2)"를 하위단계로 포함하여 수행할 수 있다. 이때, 미리 결정된 유연성 정도는, 핵자기 공명 분광법(NMR, nuclear magnetic resonance spectroscopy)에 의해 분석된 구조 정보, 엑스레이(x-ray) 이미지에서 획득된 온도인자(temperature factor), 또는 다른 신경망 모델(예컨대, 결합간 유연성이 측정되는 모델)의 출력에 기초하여 미리 결정될 수 있다.In addition, in relation to the S410-A2, the
또한, 상기 S410-A3 단계와 관련하여, 상기 단백질의 일부 잔기들이 강체 운동(덩어리 움직임)을 하는 경우에도 업데이트 연산이 간단해질 수 있다. 예를 들어, 상기 강체 운동을 하는 단백질의 일부 잔기들이 상기 단백질의 'i'번째 잔기() 내지 'j'번째 잔기()(상기 i는 자연수이고, 상기 j는 상기 i보다 큰 자연수일 수 있음)를 포함하는 경우, "상기 단백질의 'i+1'번째 잔기() 내지 'j'번째 잔기()(즉, )에 대한 제 i+1 변화량() 내지 제 j 변화량()(즉, )이 각각 디폴트(default) 값(예컨대, 변화량이 없음을 나타내는 0, identity map, 영 벡터 등)으로 산출되는 비교적 간단한 연산에 기초하여, 상기 단백질의 일부 잔기들의 강체 운동과 관련된 업데이트가 수행될 수 있다. 달리 말해, 상기 제 i+1 변화량() 내지 제 j 변화량()(즉, )이 각각 디폴트 값으로 산출되고, 이에 따라, 누적 연산 기반의 i번째 잔기에 대한 업데이트 정보( = ) 내지 j번째 잔기에 대한 업데이트 정보( = )가 모두 동일한 값으로 산출되게 되는, 비교적 간단한 연산을 통해, 상기 단백질의 'i'번째 잔기() 내지 'j'번째 잔기()의 강체 운동과 관련된 업데이트가 수행될 수 있다. 한편, i번째 잔기()에 대한 제 i 변화량()이 디폴트 값이 아닌 값으로 산출되는 경우에는, 업데이트 과정 중에 i번째 잔기()에서 강체 단위의 꺾임이 구현될 수 있다. 다시 말해, i번째 잔기() 내지 'j'번째 잔기()(즉, )가 강체를 형성하되 i번째 잔기()에서 강체의 꺾임이 구현되는 구조로 업데이트될 수 있다. 한편, 이와 같은 방식에서는, 강체 운동과 연관되는 잔기들의 변화량들이 단순히 디폴트 값으로 산출되는 비교적 간단한 연산에 의해 강체 운동이 업데이트될 수 있으므로, 강체 운동을 구현하기 위한 신경망 모델의 연산량이 현저하게 감소될 수 있다.In addition, in relation to the step S410-A3, the update operation can be simplified even when some residues of the protein perform rigid motion (lump motion). For example, some residues of the protein undergoing rigid motion are the 'i'th residue of the protein ( ) to 'j'th residue ( ) (wherein i is a natural number and j may be a natural number greater than i), "the 'i+1'th residue of the protein ( ) to 'j'th residue ( )(in other words, ) the i + 1 th change ( ) to the jth change amount ( )(in other words, Based on a relatively simple operation in which ) is calculated as a default value (eg, 0 indicating no change, identity map, zero vector, etc.), updates related to rigid motion of some residues of the protein can be performed. there is. In other words, the i + 1 change amount ( ) to the jth change amount ( )(in other words, ) is calculated as a default value, and accordingly, the update information for the i-th residue based on the cumulative operation ( = ) to update information for the j-th residue ( = ) is calculated as the same value, through a relatively simple operation, the 'i'th residue of the protein ( ) to 'j'th residue ( ) can be performed. On the other hand, the i-th residue ( ) the i th change amount for ( ) is calculated as a non-default value, during the update process, the i-th residue ( ), bending in units of rigid bodies can be implemented. In other words, the ith residue ( ) to 'j'th residue ( )(in other words, ) forms a rigid body, but the ith residue ( ) can be updated to a structure in which bending of a rigid body is implemented. On the other hand, in this method, since the rigid body motion can be updated by a relatively simple operation in which changes in residues associated with the rigid body motion are simply calculated as default values, the amount of computation of the neural network model for implementing the rigid body motion can be significantly reduced. can
다음으로, 상기 '실시예-B'와 관련하여, 프로세서(110)는, 상기 S410 단계의 하위단계로서, ①"상기 신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 1번째 잔기()에 대한 제 1 백본 비틀림 각도 변화량()을 획득하는 단계(S410-B1)", ②"상기 제 1 백본 비틀림 각도 변화량()에 기초하여 상기 1번째 잔기()에 대한 업데이트 정보()를 생성하는 단계(S410-B2)", ③"상기 신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 n번째 잔기()에 대한 제 n 백본 비틀림 각도 변화량()을 획득하는 단계(S410-B3)" 및 ④"상기 제 n 백본 비틀림 각도 변화량()에 기초하여 상기 n번째 잔기()에 대한 업데이트 정보()를 생성하는 단계(S410-B4)"를 수행할 수 있다.(이때, 상기 n은 2이상의 자연수로 가정한다.) 한편, 백본 비틀림 각도 변화량에 기초하여 잔기에 대한 구조 업데이트 정보를 생성하는 것은, 삼각함수에 기초하여 연산 될 수 있다.Next, in relation to the 'Example-B', the
또한, 상기 S410-B2 단계와 관련하여, 프로세서(110)는, ①"상기 단백질의 1번째 잔기에 대하여 미리 결정된 유연성 정도에 기초하여, 상기 제 1 백본 비틀림 각도 변화량()에 대하여 스케일링()을 수행하는 단계(S410-B2-1)" 및 ②"상기 스케일링이 수행된 제 1 백본 비틀림 각도 변화량()에 기초하여 상기 1번째 잔기에 대한 업데이트 정보()를 생성하는 단계(S410-B2-2)"를 수행할 수 있다. In addition, in connection with the step S410-B2, the
또한, 상기 S410-B4 단계와 관련하여, 프로세서(110)는, ①"상기 단백질의 n번째 잔기에 대하여 미리 결정된 유연성 정도에 기초하여, 상기 제 n 백본 비틀림 각도 변화량()에 대하여 스케일링()을 수행하는 단계(S410-B4-1)" 및 ②"상기 스케일링이 수행된 제 n 백본 비틀림 각도 변화량()에 기초하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보()를 생성하는 단계(S410-B4-2)"를 수행할 수 있다.In addition, in connection with the steps S410-B4, the
상기 S420 단계는, 상기 업데이트된 각각의 잔기에 대한 정보에 기초하여 상기 단백질의 구조를 조정하는 단계이다. The step S420 is a step of adjusting the structure of the protein based on the updated information on each residue.
이러한 상기 S420 단계와 관련하여, 프로세서(110)는 "상기 신경망 모델을 활용하여, 상기 단백질의 결합전 구조 또는 상기 단백질의 결합 구조 중 적어도 하나를 조정하는 단계(S420-1)"를 수행할 수 있다. 또한, 상기 신경망 모델은 "단백질의 결합전 구조를 예측하는 신경망 모델(즉, 단일 단백질 구조를 예측하는 신경망 모델)", "복수의 단백질들의 결합 구조를 예측하는 신경망 모델", 또는 "단백질과 리간드의 결합 구조를 예측하는 신경망 모델"을 포함할 수 있다. (상기 결합 구조들을 예측하는 신경망 모델에 대하여 추후 도 7 내지 도 8을 참조하여 자세히 설명된다.)In relation to the step S420, the
이제부터, 도 5 내지 6을 참조하여 프로세서(110)가 상기 누적 연산을 활용하는 방법(실시예-A의)으로 각각의 잔기에 대한 업데이트를 수행하는 방법에 대한 예시가 설명된다.Now, with reference to FIGS. 5 and 6, an example of how the
먼저, 프로세서(110)가 누적 업데이트 방식을 사용하여 1번째 잔기 내지 3번째 잔기(,,)에 대한 업데이트 정보()를 생성한다고 가정할 때, 프로세서(110)는 상기 1번째 잔기 내지 3번째 잔기(,,)를 기초로 신경망 모델을 사용하여 제 1 변화량 내지 제 3 변화량()을 생성할 수 있다. 이어서, 프로세서(110)는 상기 제 1 변화량 내지 제 3 변화량()을 기초로 ①상기 제 1 변화량()이 고려된 1 번째 잔기()에 대한 업데이트 정보(), ②상기 제 1 변화량() 및 제 2 변화량()이 누적적으로 고려된 2 번째 잔기()에 대한 업데이트 정보(), 및 ③상기 제 1 변화량(), 제 2 변화량() 및 제 3 변화량()이 누적적으로 고려된 3 번째 잔기()에 대한 업데이트 정보()를 생성할 수 있다. 이어서 프로세서(110)는, 상기 1 번째 잔기에 대한 업데이트 정보()를 활용하여 상기 1번째 잔기의 구조 정보를 업데이트하고(), 상기 2 번째 잔기에 대한 업데이트 정보()를 활용하여 상기 2번째 잔기의 구조 정보를 업데이트하고(), 상기 3 번째 잔기에 대한 업데이트 정보()를 활용하여 상기 3번째 잔기의 구조 정보를 업데이트()할 수 있다.First, the
이러한 누적 업데이트 방식에 따라, 이때, 상기 1 번째 잔기에 대한 변화량()은, 상기 1 번째 내지 3 번째 잔기에 대한 업데이트 정보()에 모두 고려되며, 업데이트된 상기 1 번째 내지 3 번째 잔기() 모두에 영향을 줄 수 있다. (S500 단계 참조), 또한, 상기 2 번째 잔기에 대한 변화량()은, 상기 2 번째 내지 3 번째 잔기에 대한 업데이트 정보()에 고려되며, 업데이트된 상기 2 번째 내지 3 번째 잔기()에 영향을 줄 수 있다. (S510 단계 참조) 또한, 상기 3 번째 잔기에 대한 변화량()은, 상기 3 번째 잔기에 대한 업데이트 정보()에 고려되며, 상기 업데이트된 3 번째 잔기()에 영향을 줄 수 있다.According to this cumulative update method, at this time, the amount of change for the first residue ( ) is the update information for the first to third residues ( ), and the updated 1st to 3rd residues ( ) can affect both. (Refer to step S500), and also, the amount of change for the second residue ( ) is the update information for the second to third residues ( ), and the updated second to third residues ( ) can affect (Refer to step S510) In addition, the amount of change for the third residue ( ) is the update information for the third residue ( ), and the updated third residue ( ) can affect
한편, 이러한 누적 업데이트 방식을 활용하는 경우, 잔기들의 강체 운동이 쉽게 표현되고 강제될 수 있다. 예를 들어, 도 6과 같이, 상기 1번째 잔기 내지 3번째 잔기(, ,)가 강체 운동을 하는 경우, 프로세서(110)는, 상기 제 2 변화량() 및 상기 제 3 변화량()을 디폴트 값으로 설정하여 상기 강체 운동을 쉽게 표현하거나 강제할 수 있다. 따라서, 이러한 누적 업데이트 방식은, "강체 운동을 하는 잔기들에 동일한 업데이트를 강제하는 방식"과 비교하여, 강제 운동을 강제하기 위한 네트워크의 추가 제약 조건을 단순화시킬 수 있고, 학습을 상대적으로 단순화시킬 수 있으며, 업데이트와 관련된 연산의 효율성을 현저하게 향상시킬 수 있다. 추가로, 프로세서(110)는, 상기 1번째 잔기()에 대한 상기 제 1 변화량()을 조정하여 상기 강체 운동과 연관된 꺾임을 쉽게 조정하거나 업데이트할 수도 있다.On the other hand, if this cumulative update method is used, the rigid body motion of the residues can be easily expressed and enforced. For example, as shown in FIG. 6, the first to third residues ( , , ) is a rigid body motion, the
추가적으로 앞서 언급하였듯, 프로세서(110)는, 각각의 업데이트 정보를 생성하는 과정에서, 유연성 정도에 기초하는 스케일링 정보(S)를 추가로 고려할 수 있다. 이러한 경우, 상기 1번째 잔기 내지 3번째 잔기(,,)에 대한 업데이트 정보()는 각각 ((), (), ())에 기초하여 생성될 수 있다.Additionally, as mentioned above, the
이제부터, 도 7 내지 8을 참조하여 본 개시의 일 실시예에 따라, 신경망 모델을 사용하여 단백질과 단백질 또는 리간드가 결합된, 결합 구조를 예측하는 방법이 개시된다. (즉, 단백질-단백질 결합 구조 또는 단백질-리간드 결합 구조를 예측하는 방법이 각각 개시된다.)Hereinafter, a method for predicting a binding structure in which a protein or a ligand is bound to a protein using a neural network model is disclosed, according to an embodiment of the present disclosure, with reference to FIGS. 7 and 8 . (That is, methods for predicting protein-protein binding structures or protein-ligand binding structures are disclosed respectively.)
먼저, 단백질-단백질 결합 구조 예측에 대한 실시예로, 도 7을 참조하면, 프로세서(110)는 결합의 대상이 되는 제 1 단백질 서열(700, 또는, 단백질 구조)을 기초로 제 1 신경망 모델(710)을 사용하여 제 1 미결합 단백질의 구조(720, unbound protein structure)를 예측할 수 있다. 이때, 상기 예측된 제 1 미결합 단백질의 구조(720)는, 단백질이 포함하는 잔기의 위치 정보 및 방향 정보를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 상기 제 1 신경망 모델(710)을 사용하여 상기 제 1 미결합 단백질의 구조(720)를 예측할 때, 상기 제 1 신경망 모델의 히든 레이어(hidden layer)에서 출력된 제 1 히든 벡터(730, hidden vector)를 획득할 수 있다. 이어서, 프로세서(110)는 결합의 대상이 되는 제 2 단백질 서열(701)을 기초로 제 2 신경망 모델(711)을 사용하여 제 2 미결합 단백질의 구조(721, unbound protein structure)를 예측할 수 있다. 이때, 상기 예측된 제 2 미결합 단백질의 구조(721)는, 잔기의 위치 정보 및 방향 정보를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 상기 제 2 신경망 모델(711)을 사용하여 상기 제 2 미결합 단백질의 구조(721)를 예측할 때, 상기 제 2 신경망 모델의 히든 레이어에서 출력된 제 2 히든 벡터(731)를 획득할 수 있다. 이어서 프로세서는 "상기 제 1 미결합 단백질의 구조(720), 상기 제 1 신경망 모델(710)에서 추출된 상기 제 1 히든 벡터(730)" 및 "상기 제 2 미결합 단백질의 구조(721), 상기 제 2 신경망 모델(711)에서 추출된 상기 제 2 히든 벡터(731)"를 기초로 제 3 신경망 모델(740)을 사용하여 결합 구조를 예측할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제 1 신경망 모델(710) 및 제 2 신경망 모델(711)은 서로 단백질의 서열로부터 단백질 구조를 예측하는 과업(task)을 수행하는 동일한 신경망 모델일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 상이한 모델이 사용될 수도 있다. 또한, 상기 제 3 신경망 모델(740)은 앞서 언급한 본 개시의 일 실시예에 따른 실시예-A 또는 실시예-B의 방법을 사용하여 결합 구조(750)에 포함된 단백질의 잔기들을 한차례 이상 업데이트할 수 있다. 상기 실시예-A 또는 실시예-B의 사용함으로써, 단백질의 잔기가 포함하는 사이드체인의 변화부터 백본의 변화까지 모두 반영할 수 있다는 점에서 효과적일 수 있다.First, as an example of protein-protein binding structure prediction, referring to FIG. 7 , the
추가적인 실시예로, 상기 제 3 신경망 모델(740)은 앞서 언급한 본 개시의 일 실시예에 따른 실시예-A 또는 실시예-B의 방법을 사용하여 결합 구조(750)에 포함된 단백질의 잔기들을 복수 회 반복하여 업데이트할 수 있다. 예컨대, 프로세서(110)는, 상기 실시예-A 또는 실시예-B의 방법을 기초로 다시 제 3 신경망 모델(740)을 사용하여 각 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하고, 상기 업데이트 정보를 기초로 상기 결합 구조(750)에 포함하는 단백질 구조(즉, 각각의 잔기)를 반복적으로 조정할 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 직전의 예시의 방법을 복수 회 반복하여 상기 결합 구조(750)를 정교하게 조정(fine-tunning)할 수 있다.As an additional embodiment, the third
다음으로, 단백질-리간드 결합 구조 예측에 대한 실시예로서, 도 8을 참조하면, 프로세서(110)는, 결합의 대상이 되는 단백질의 서열(800)을 기초로 제 1 신경망 모델(810)을 사용하여 미결합 단백질의 구조(820, unbound protein structure)를 예측할 수 있다. 이때, 상기 예측된 미결합 단백질의 구조(820)는, 단백질이 포함하는 잔기의 위치 정보 및 방향 정보를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 제 1 신경망 모델(810)을 사용하여 상기 미결합 단백질의 구조(820)를 예측할 때, 제 1 신경망 모델(810)의 히든 레이어에서 출력된 히든 벡터(830)를 획득할 수 있다. 이어서, 프로세서(110)는 결합의 대상이 되는 리간드 그래프(801)를 기초로 제 2' 신경망 모델(811)을 사용하여 미결합 리간드의 구조'(821, unbound ligand structure)를 예측할 수 있다. 이때, 상기 예측된 미결합 리간드의 구조'(821)는, 리간드가 포함하는 원자의 위치 정보 및 결합정보를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 제 2' 신경망 모델(811)을 사용하여 상기 미결합 리간드의 구조'(821)를 예측할 때 히든 레이어에서 출력된 히든 벡터'(831)를 획득할 수 있다. 이어서 프로세서는 [상기 미결합 단백질의 구조(820), 제 1 신경망 모델(810)에서 추출된 히든 벡터(830)] 및 [상기 미결합 리간드의 구조'(821), 제 2' 신경망 모델(811)에서 추출된 히든 벡터'(831)]를 기초로 제 3 신경망 모델(840)을 사용하여 단백질-리간드 결합 구조(850)를 예측할 수 있다. 이때, 상기 실시예-A 또는 실시예-B의 방법은 단백질의 잔기가 포함하는 사이드체인의 변화부터 백본의 변화까지 모두 반영할 수 있다는 점에서 효과적일 수 있다.Next, as an example of protein-ligand binding structure prediction, referring to FIG. 8 , the
추가적인 실시예로, 상기 제 3 신경망 모델(840)은 앞서 언급한 본 개시의 일 실시예에 따른 실시예-A 내지 실시예-B의 방법을 사용하여 결합 구조(850)에 포함된 단백질의 잔기들을 복수 회 반복하여 업데이트할 수 있다. 예컨대, 프로세서(110)는 상기 실시예-A 또는 실시예-B의 방법을 기초로 다시 제 3 신경망 모델(840)을 사용하여 각 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하고, 상기 업데이트 정보를 기초로 상기 결합 구조(850)에 포함되는 단백질 구조(즉, 각각의 잔기)를 반복적으로 조정할 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 직전의 예시의 방법을 복수 회 반복하여 상기 결합 구조(850)를 정교하게 조정할 수 있다.As an additional embodiment, the third
도 9는 본 개시의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개략도이다.9 is a simplified and general schematic diagram of an exemplary computing environment in which embodiments of the present disclosure may be implemented.
본 개시가 일반적으로 컴퓨팅 장치에 의해 구현될 수 있는 것으로 전술되었지만, 통상의 기술자라면 본 개시가 하나 이상의 컴퓨터 상에서 실행될 수 있는 컴퓨터 실행가능 명령어 및/또는 기타 프로그램 모듈들과 결합되어 및/또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로써 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.Although the present disclosure has been described above as being generally embodied by a computing device, those skilled in the art will understand that the present disclosure may be combined with computer executable instructions and/or other program modules that may be executed on one or more computers and/or with hardware. It will be appreciated that it can be implemented as a combination of software.
일반적으로, 프로그램 모듈은 특정의 태스크를 수행하거나 특정의 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 컴포넌트, 데이터 구조, 기타 등등을 포함한다. 또한, 통상의 기술자라면 본 개시의 방법이 단일-프로세서 또는 멀티프로세서 컴퓨터 시스템, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터는 물론 퍼스널 컴퓨터, 핸드헬드(handheld) 컴퓨팅 장치, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램가능 가전 제품, 기타 등등(이들 각각은 하나 이상의 연관된 장치와 연결되어 동작할 수 있음)을 비롯한 다른 컴퓨터 시스템 구성으로 실시될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.Generally, program modules include routines, programs, components, data structures, etc. that perform particular tasks or implement particular abstract data types. In addition, it will be appreciated by those skilled in the art that the methods of the present disclosure may be used in single-processor or multiprocessor computer systems, minicomputers, mainframe computers as well as personal computers, handheld computing devices, microprocessor-based or programmable consumer electronics, and the like. It will be appreciated that other computer system configurations may be implemented, including (each of which may be operative in connection with one or more associated devices).
본 개시의 설명된 실시예들은 어떤 태스크들이 통신 네트워크를 통해 연결되어 있는 원격 처리 장치들에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 장치 둘 다에 위치할 수 있다.The described embodiments of the present disclosure may be practiced in a distributed computing environment where certain tasks are performed by remote processing devices that are linked through a communications network. In a distributed computing environment, program modules may be located in both local and remote memory storage devices.
컴퓨터는 통상적으로 다양한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 매체는 그 어떤 것이든지 컴퓨터 판독가능 매체가 될 수 있고, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적(transitory) 및 비일시적(non-transitory) 매체, 이동식 및 비-이동식 매체를 포함한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 저장 매체 및 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보를 저장하는 임의의 방법 또는 기술로 구현되는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적 및 비-일시적 매체, 이동식 및 비이동식 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 기타 메모리 기술, CD-ROM, DVD(digital video disk) 또는 기타 광 디스크 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 또는 기타 자기 저장 장치, 또는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있고 원하는 정보를 저장하는 데 사용될 수 있는 임의의 기타 매체를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.Computers typically include a variety of computer readable media. Computer readable media can be any medium that can be accessed by a computer, including volatile and nonvolatile media, transitory and non-transitory media, removable and non-transitory media. Includes removable media. By way of example, and not limitation, computer readable media may include computer readable storage media and computer readable transmission media. Computer readable storage media are volatile and nonvolatile media, transitory and non-transitory, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. includes media Computer readable storage media may include RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, digital video disk (DVD) or other optical disk storage device, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk storage device or other magnetic storage device. device, or any other medium that can be accessed by a computer and used to store desired information.
컴퓨터 판독가능 전송 매체는 통상적으로 반송파(carrier wave) 또는 기타 전송 메커니즘(transport mechanism)과 같은 피변조 데이터 신호(modulated data signal)에 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터 등을 구현하고 모든 정보 전달 매체를 포함한다. 피변조 데이터 신호라는 용어는 신호 내에 정보를 인코딩하도록 그 신호의 특성들 중 하나 이상을 설정 또는 변경시킨 신호를 의미한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 전송 매체는 유선 네트워크 또는 직접 배선 접속(direct-wired connection)과 같은 유선 매체, 그리고 음향, RF, 적외선, 기타 무선 매체와 같은 무선 매체를 포함한다. 상술된 매체들 중 임의의 것의 조합도 역시 컴퓨터 판독가능 전송 매체의 범위 안에 포함되는 것으로 한다.A computer readable transmission medium typically embodies computer readable instructions, data structures, program modules or other data in a modulated data signal such as a carrier wave or other transport mechanism. Including all information delivery media. The term modulated data signal means a signal that has one or more of its characteristics set or changed so as to encode information within the signal. By way of example, and not limitation, computer readable transmission media includes wired media such as a wired network or direct-wired connection, and wireless media such as acoustic, RF, infrared, and other wireless media. Combinations of any of the above are also intended to be included within the scope of computer readable transmission media.
컴퓨터(1102)를 포함하는 본 개시의 여러가지 측면들을 구현하는 예시적인 환경(1100)이 나타내어져 있으며, 컴퓨터(1102)는 처리 장치(1104), 시스템 메모리(1106) 및 시스템 버스(1108)를 포함한다. 시스템 버스(1108)는 시스템 메모리(1106)(이에 한정되지 않음)를 비롯한 시스템 컴포넌트들을 처리 장치(1104)에 연결시킨다. 처리 장치(1104)는 다양한 상용 프로세서들 중 임의의 프로세서일 수 있다. 듀얼 프로세서 및 기타 멀티프로세서 아키텍처도 역시 처리 장치(1104)로서 이용될 수 있다.An exemplary environment 1100 implementing various aspects of the present disclosure is shown including a
시스템 버스(1108)는 메모리 버스, 주변장치 버스, 및 다양한 상용 버스 아키텍처 중 임의의 것을 사용하는 로컬 버스에 추가적으로 상호 연결될 수 있는 몇 가지 유형의 버스 구조 중 임의의 것일 수 있다. 시스템 메모리(1106)는 판독 전용 메모리(ROM)(1110) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(1112)를 포함한다. 기본 입/출력 시스템(BIOS)은 ROM, EPROM, EEPROM 등의 비휘발성 메모리(1110)에 저장되며, 이 BIOS는 시동 중과 같은 때에 컴퓨터(1102) 내의 구성요소들 간에 정보를 전송하는 일을 돕는 기본적인 루틴을 포함한다. RAM(1112)은 데이터를 캐싱하기 위한 정적 RAM 등의 고속 RAM을 포함할 수 있다.
컴퓨터(1102)는 내장형 하드 디스크 드라이브(HDD)(1114)(예를 들어, EIDE, SATA)-이 내장형 하드 디스크 드라이브(1114)는 적당한 섀시(도시 생략) 내에서 외장형 용도로 구성될 수 있음-, 자기 플로피 디스크 드라이브(FDD)(1116)(예를 들어, 이동식 디스켓(1118)으로부터 판독을 하거나 그에 기록을 하기 위한 것임), 및 광 디스크 드라이브(1120)(예를 들어, CD-ROM 디스크(1122)를 판독하거나 DVD 등의 기타 고용량 광 매체로부터 판독을 하거나 그에 기록을 하기 위한 것임)를 포함한다. 하드 디스크 드라이브(1114), 자기 디스크 드라이브(1116) 및 광 디스크 드라이브(1120)는 각각 하드 디스크 드라이브 인터페이스(1124), 자기 디스크 드라이브 인터페이스(1126) 및 광 드라이브 인터페이스(1128)에 의해 시스템 버스(1108)에 연결될 수 있다. 외장형 드라이브 구현을 위한 인터페이스(1124)는 USB(Universal Serial Bus) 및 IEEE 1394 인터페이스 기술 중 적어도 하나 또는 그 둘 다를 포함한다.
이들 드라이브 및 그와 연관된 컴퓨터 판독가능 매체는 데이터, 데이터 구조, 컴퓨터 실행가능 명령어, 기타 등등의 비휘발성 저장을 제공한다. 컴퓨터(1102)의 경우, 드라이브 및 매체는 임의의 데이터를 적당한 디지털 형식으로 저장하는 것에 대응한다. 상기에서의 컴퓨터 판독가능 매체에 대한 설명이 HDD, 이동식 자기 디스크, 및 CD 또는 DVD 등의 이동식 광 매체를 언급하고 있지만, 통상의 기술자라면 집 드라이브(zip drive), 자기 카세트, 플래쉬 메모리 카드, 카트리지, 기타 등등의 컴퓨터에 의해 판독가능한 다른 유형의 매체도 역시 예시적인 운영 환경에서 사용될 수 있으며 또 임의의 이러한 매체가 본 개시의 방법들을 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령어를 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.These drives and their associated computer readable media provide non-volatile storage of data, data structures, computer executable instructions, and the like. In the case of
운영 체제(1130), 하나 이상의 애플리케이션 프로그램(1132), 기타 프로그램 모듈(1134) 및 프로그램 데이터(1136)를 비롯한 다수의 프로그램 모듈이 드라이브 및 RAM(1112)에 저장될 수 있다. 운영 체제, 애플리케이션, 모듈 및/또는 데이터의 전부 또는 그 일부분이 RAM(1112)에 캐싱될 수 있다. 본 개시가 여러가지 상업적으로 이용가능한 운영 체제 또는 운영 체제들의 조합에서 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.A number of program modules may be stored on the drive and
사용자는 하나 이상의 유선/무선 입력 장치, 예를 들어, 키보드(1138) 및 마우스(1140) 등의 포인팅 장치를 통해 컴퓨터(1102)에 명령 및 정보를 입력할 수 있다. 기타 입력 장치(도시 생략)로는 마이크, IR 리모콘, 조이스틱, 게임 패드, 스타일러스 펜, 터치 스크린, 기타 등등이 있을 수 있다. 이들 및 기타 입력 장치가 종종 시스템 버스(1108)에 연결되어 있는 입력 장치 인터페이스(1142)를 통해 처리 장치(1104)에 연결되지만, 병렬 포트, IEEE 1394 직렬 포트, 게임 포트, USB 포트, IR 인터페이스, 기타 등등의 기타 인터페이스에 의해 연결될 수 있다.A user may enter commands and information into the
모니터(1144) 또는 다른 유형의 디스플레이 장치도 역시 비디오 어댑터(1146) 등의 인터페이스를 통해 시스템 버스(1108)에 연결된다. 모니터(1144)에 부가하여, 컴퓨터는 일반적으로 스피커, 프린터, 기타 등등의 기타 주변 출력 장치(도시 생략)를 포함한다.A
컴퓨터(1102)는 유선 및/또는 무선 통신을 통한 원격 컴퓨터(들)(1148) 등의 하나 이상의 원격 컴퓨터로의 논리적 연결을 사용하여 네트워크화된 환경에서 동작할 수 있다. 원격 컴퓨터(들)(1148)는 워크스테이션, 컴퓨팅 디바이스 컴퓨터, 라우터, 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 마이크로프로세서-기반 오락 기기, 피어 장치 또는 기타 통상의 네트워크 노드일 수 있으며, 일반적으로 컴퓨터(1102)에 대해 기술된 구성요소들 중 다수 또는 그 전부를 포함하지만, 간략함을 위해, 메모리 저장 장치(1150)만이 도시되어 있다. 도시되어 있는 논리적 연결은 근거리 통신망(LAN)(1152) 및/또는 더 큰 네트워크, 예를 들어, 원거리 통신망(WAN)(1154)에의 유선/무선 연결을 포함한다. 이러한 LAN 및 WAN 네트워킹 환경은 사무실 및 회사에서 일반적인 것이며, 인트라넷 등의 전사적 컴퓨터 네트워크(enterprise-wide computer network)를 용이하게 해주며, 이들 모두는 전세계 컴퓨터 네트워크, 예를 들어, 인터넷에 연결될 수 있다.
LAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(1102)는 유선 및/또는 무선 통신 네트워크 인터페이스 또는 어댑터(1156)를 통해 로컬 네트워크(1152)에 연결된다. 어댑터(1156)는 LAN(1152)에의 유선 또는 무선 통신을 용이하게 해줄 수 있으며, 이 LAN(1152)은 무선 어댑터(1156)와 통신하기 위해 그에 설치되어 있는 무선 액세스 포인트를 포함하고 있다. WAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(1102)는 모뎀(1158)을 포함할 수 있거나, WAN(1154) 상의 통신 컴퓨팅 디바이스에 연결되거나, 또는 인터넷을 통하는 등, WAN(1154)을 통해 통신을 설정하는 기타 수단을 갖는다. 내장형 또는 외장형 및 유선 또는 무선 장치일 수 있는 모뎀(1158)은 직렬 포트 인터페이스(1142)를 통해 시스템 버스(1108)에 연결된다. 네트워크화된 환경에서, 컴퓨터(1102)에 대해 설명된 프로그램 모듈들 또는 그의 일부분이 원격 메모리/저장 장치(1150)에 저장될 수 있다. 도시된 네트워크 연결이 예시적인 것이며 컴퓨터들 사이에 통신 링크를 설정하는 기타 수단이 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.When used in a LAN networking environment,
컴퓨터(1102)는 무선 통신으로 배치되어 동작하는 임의의 무선 장치 또는 개체, 예를 들어, 프린터, 스캐너, 데스크톱 및/또는 휴대용 컴퓨터, PDA(portable data assistant), 통신 위성, 무선 검출가능 태그와 연관된 임의의 장비 또는 장소, 및 전화와 통신을 하는 동작을 한다. 이것은 적어도 Wi-Fi 및 블루투스 무선 기술을 포함한다. 따라서, 통신은 종래의 네트워크에서와 같이 미리 정의된 구조이거나 단순하게 적어도 2개의 장치 사이의 애드혹 통신(ad hoc communication)일 수 있다.
Wi-Fi(Wireless Fidelity)는 유선 없이도 인터넷 등으로의 연결을 가능하게 해준다. Wi-Fi는 이러한 장치, 예를 들어, 컴퓨터가 실내에서 및 실외에서, 즉 기지국의 통화권 내의 아무 곳에서나 데이터를 전송 및 수신할 수 있게 해주는 셀 전화와 같은 무선 기술이다. Wi-Fi 네트워크는 안전하고 신뢰성 있으며 고속인 무선 연결을 제공하기 위해 IEEE 802.11(a, b, g, 기타)이라고 하는 무선 기술을 사용한다. 컴퓨터를 서로에, 인터넷에 및 유선 네트워크(IEEE 802.3 또는 이더넷을 사용함)에 연결시키기 위해 Wi-Fi가 사용될 수 있다. Wi-Fi 네트워크는 비인가 2.4 및 5GHz 무선 대역에서, 예를 들어, 11Mbps(802.11a) 또는 54 Mbps(802.11b) 데이터 레이트로 동작하거나, 양 대역(듀얼 대역)을 포함하는 제품에서 동작할 수 있다.Wi-Fi (Wireless Fidelity) makes it possible to connect to the Internet without wires. Wi-Fi is a wireless technology, such as a cell phone, that allows such devices, eg, computers, to transmit and receive data both indoors and outdoors, i.e. anywhere within coverage of a base station. Wi-Fi networks use a radio technology called IEEE 802.11 (a, b, g, etc.) to provide secure, reliable, and high-speed wireless connections. Wi-Fi can be used to connect computers to each other, to the Internet, and to wired networks (using IEEE 802.3 or Ethernet). Wi-Fi networks can operate in the unlicensed 2.4 and 5 GHz radio bands, for example, at 11 Mbps (802.11a) or 54 Mbps (802.11b) data rates, or in products that include both bands (dual band) .
본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 위의 설명에서 참조될 수 있는 데이터, 지시들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학장들 또는 입자들, 또는 이들의 임의의 결합에 의해 표현될 수 있다.Those skilled in the art will understand that information and signals may be represented using any of a variety of different technologies and techniques. For example, data, instructions, instructions, information, signals, bits, symbols and chips that may be referenced in the above description are voltages, currents, electromagnetic waves, magnetic fields or particles, optical fields s or particles, or any combination thereof.
본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, (편의를 위해, 여기에서 소프트웨어로 지칭되는) 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드 또는 이들 모두의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 개시의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.Those skilled in the art will understand that the various illustrative logical blocks, modules, processors, means, circuits, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein are electronic hardware, (for convenience) , may be implemented by various forms of program or design code (referred to herein as software) or a combination of both. To clearly illustrate this interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends on the particular application and the design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application, but such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present disclosure.
여기서 제시된 다양한 실시예들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 제조 물품은 임의의 컴퓨터-판독가능 저장장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 저장매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD, 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브, 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 제시되는 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 장치 및/또는 다른 기계-판독가능한 매체를 포함한다.Various embodiments presented herein may be implemented as a method, apparatus, or article of manufacture using standard programming and/or engineering techniques. The term article of manufacture includes a computer program, carrier, or media accessible from any computer-readable storage device. For example, computer-readable storage media include magnetic storage devices (eg, hard disks, floppy disks, magnetic strips, etc.), optical disks (eg, CDs, DVDs, etc.), smart cards, and flash memory devices (eg, EEPROM, cards, sticks, key drives, etc.), but are not limited thereto. Additionally, various storage media presented herein include one or more devices and/or other machine-readable media for storing information.
제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes presented is an example of exemplary approaches. Based upon design priorities, it is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes may be rearranged within the scope of this disclosure. The accompanying method claims present elements of the various steps in a sample order, but are not meant to be limited to the specific order or hierarchy presented.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art of this disclosure, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of this disclosure. Thus, the present disclosure is not to be limited to the embodiments presented herein, but is to be interpreted in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.
Claims (16)
단백질의 각각의 잔기(residue)에 대한 정보를 획득하는 단계;
상기 신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 1번째 잔기에 대한 제 1 변화량 내지 상기 단백질의 n번째 잔기에 대한 제 n 변화량을 획득하는 단계;
상기 제 1 변화량 내지 상기 제 n 변화량에 대하여 누적 연산을 수행하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계; 및
상기 업데이트 정보에 기초하여 상기 단백질의 구조를 조정하는 단계
를 포함하고,
상기 n은 2 이상의 자연수인,
방법.
A method of predicting the structure of a protein using a neural network model, performed by a computing device, comprising:
Acquiring information on each residue of the protein;
acquiring a first change amount for a 1 th residue of the protein predicted by the neural network model to an n th change amount for an n th residue of the protein;
generating update information for the n-th residue by performing an accumulation operation on the first through n-th changes; and
Adjusting the structure of the protein based on the update information
including,
wherein n is a natural number greater than or equal to 2;
method.
상기 방법은,
상기 단백질의 일부 잔기들의 강체 운동을 업데이트하는 단계
를 더 포함하는,
방법.
According to claim 1,
The method,
Updating the rigid body motion of some residues of the protein.
Including more,
method.
상기 단백질의 일부 잔기들은, 상기 단백질의 i번째 내지 j번째 잔기를 포함하고,
상기 단백질의 일부 잔기들의 강체 운동을 업데이트하는 단계는,
상기 단백질의 i+1번째 내지 j번째 잔기에 대한 제 i+1변화량 내지 제 j 변화량을 디폴트(default) 값으로 업데이트하는 단계를 포함하고,
상기 i는 자연수이고, 상기 j는 상기 i보다 큰 자연수인,
방법.
According to claim 2,
Some of the residues of the protein include i-th to j-th residues of the protein,
Updating the rigid body motion of some residues of the protein,
Updating the i + 1 th change amount to the j th change amount for the i + 1 th residue to the j th residue of the protein to a default value,
wherein i is a natural number, and j is a natural number greater than i,
method.
상기 제 1 변화량 내지 상기 제 n 변화량에 대하여 누적 연산을 수행하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계는,
상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기 각각에 대하여 미리 결정된 유연성 정도에 기초하여, 상기 제 1 변화량 내지 상기 제 n 변화량 각각에 대하여 스케일링(scaling)을 수행하는 단계; 및
상기 스케일링이 수행된 제 1 변화량 내지 제 n 변화량에 대하여 누적 연산을 수행하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계
를 포함하는,
방법.
According to claim 1,
Generating update information for the n-th residue by performing an accumulation operation on the first change amount to the n-th change amount,
performing scaling on each of the first to nth changes based on a degree of flexibility predetermined for each of the first to nth residues of the protein; and
Generating update information for the n-th residue by performing an accumulation operation on the scaled first to n-th change amounts
including,
method.
상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기 각각에 대하여 미리 결정된 유연성 정도는,
핵자기 공명 분광법(NMR)에 의해 분석된 구조 정보, 엑스레이(x-ray) 이미지에서 획득된 온도인자(temperature factor), 또는 다른 신경망 모델의 출력에 기초하여 미리 결정되는,
방법.
According to claim 4,
The degree of flexibility predetermined for each of the 1st to nth residues of the protein,
Predetermined based on structural information analyzed by nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), a temperature factor obtained from an x-ray image, or the output of another neural network model,
method.
단백질의 각각의 잔기에 대한 정보를 획득하는 단계;
상기 신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기에 대한 제 1 백본 비틀림 각도 변화량 내지 제 n 백본 비틀림 각도 변화량을 획득하는 단계;
상기 제 1 백본 비틀림 각도 변화량 내지 제 n 백본 비틀림 각도 변화량에 기초하여, 상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계; 및
상기 업데이트 정보에 기초하여 상기 단백질의 구조를 조정하는 단계
를 포함하고,
상기 n은 2 이상의 자연수인,
방법.
A method of predicting the structure of a protein using a neural network model, performed by a computing device, comprising:
obtaining information about each residue of the protein;
obtaining first through n-th backbone twist angle changes for the first to n-th residues of the protein predicted by the neural network model;
generating update information for the first residue to the n-th residue of the protein, based on the first through n-th backbone twist angle changes; and
Adjusting the structure of the protein based on the update information
including,
wherein n is a natural number greater than or equal to 2;
method.
상기 제 1 백본 비틀림 각도 변화량 내지 제 n 백본 비틀림 각도 변화량에 기초하여, 상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계는,
상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기 각각에 대하여 미리 결정된 유연성 정도에 기초하여, 상기 제 1 백본 비틀림 각도 변화량 내지 제 n 백본 비틀림 각도 변화량 각각에 대하여 스케일링을 수행하는 단계; 및
상기 스케일링이 수행된 제 1 백본 비틀림 각도 변화량 내지 제 n 백본 비틀림 각도 변화량에 기초하여, 상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 단계
를 포함하는,
방법.
According to claim 6,
Generating update information for the 1st residue to the nth residue of the protein based on the first to nth backbone twist angle change amount to the nth backbone twist angle change amount,
scaling each of the first through n-th backbone twist angle changes based on a degree of flexibility predetermined for each of the 1-th residue to the n-th residue of the protein; and
Generating update information for the first residue to the nth residue of the protein based on the first to nth backbone twist angle change amount to the nth backbone twist angle change amount for which the scaling is performed.
including,
method.
상기 단백질의 구조를 조정하는 단계는,
상기 단백질의 결합전 구조 또는 상기 단백질의 결합 구조 중 적어도 하나를 조정하는 단계
를 포함하고,
상기 신경망 모델은,
단백질의 결합전 구조를 예측하는 신경망 모델;
복수의 단백질들의 결합 구조를 예측하는 신경망 모델; 또는
단백질과 리간드(ligand)의 결합 구조를 예측하는 신경망 모델
중 적어도 하나를 포함하는,
방법.
According to claim 1,
Adjusting the structure of the protein,
Adjusting at least one of the pre-binding structure of the protein or the binding structure of the protein
including,
The neural network model,
A neural network model that predicts the pre-binding structure of a protein;
A neural network model predicting the binding structure of a plurality of proteins; or
A neural network model that predicts the binding structure of proteins and ligands
including at least one of
method.
단백질의 서열(sequence)에 기초하여 상기 단백질의 결합전 구조 정보를 생성하는 제 1 신경망 모델;
결합 대상에 대한 정보에 기초하여 상기 결합 대상의 결합전 구조 정보를 생성하는 제 2 신경망 모델; 및
상기 단백질의 결합전 구조 정보 및 상기 결합 대상의 결합전 구조 정보에 기초하여, 상기 단백질과 상기 결합 대상이 결합된 구조를 예측하는 제 3 신경망 모델
을 포함하고,
상기 제 3 신경망 모델은,
상기 단백질의 1번째 잔기에 대한 제 1 변화량 내지 상기 단백질의 n번째 잔기에 대한 제 n 변화량을 획득하는 동작; 및
상기 제 1 변화량 내지 상기 제 n 변화량에 대하여 누적 연산을 수행하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 동작
에 기초하여,
상기 단백질과 상기 결합 대상이 결합된 구조를 업데이트하고,
상기 n은 2 이상의 자연수인,
신경망 모델의 구조.
As a structure of a neural network model for predicting the binding structure of a protein,
a first neural network model generating pre-binding structural information of the protein based on the sequence of the protein;
a second neural network model generating pre-combination structural information of the fusion target based on information on the fusion target; and
A third neural network model predicting a structure in which the protein and the binding target are combined based on the pre-binding structural information of the protein and the pre-binding structural information of the binding target
including,
The third neural network model,
obtaining a first change amount for the first residue of the protein to an n-th change amount for the n-th residue of the protein; and
generating update information for the n-th residue by performing an accumulation operation on the first through n-th changes;
based on
Updating a structure in which the protein and the binding target are bound;
wherein n is a natural number greater than or equal to 2;
Structure of the neural network model.
상기 결합 대상은 리간드이고,
상기 제 3 신경망 모델은, 상기 단백질과 상기 리간드가 결합된 구조를 업데이트하는,
신경망 모델의 구조.
According to claim 9,
The binding target is a ligand,
The third neural network model updates the structure in which the protein and the ligand are bound.
Structure of the neural network model.
상기 결합 대상은 다른 단백질이고,
상기 제 2 신경망 모델은 상기 제 1 신경망 모델과 동일한 모델로 구현되고,
상기 제 3 신경망 모델은, 상기 단백질과 연관된 업데이트 정보 및 상기 다른 단백질과 연관된 업데이트 정보를 활용하여, 상기 단백질과 상기 다른 단백질이 결합된 구조를 업데이트하는,
신경망 모델의 구조.
According to claim 9,
The binding target is another protein,
The second neural network model is implemented with the same model as the first neural network model,
The third neural network model uses update information associated with the protein and update information associated with the other protein to update a structure in which the protein and the other protein are combined,
Structure of the neural network model.
적어도 하나의 프로세서; 및
메모리;
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
단백질의 각각의 잔기에 대한 정보를 획득하고;
신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 1번째 잔기에 대한 제 1 변화량 내지 상기 단백질의 n번째 잔기에 대한 제 n 변화량을 획득하고;
상기 제 1 변화량 내지 상기 제 n 변화량에 대하여 누적 연산을 수행하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하고; 그리고
상기 업데이트 정보에 기초하여 상기 단백질의 구조를 조정하도록 구성되고,
상기 n은 2 이상의 자연수인,
장치.
As a device,
at least one processor; and
Memory;
including,
The at least one processor,
obtaining information about each residue in the protein;
obtaining a first change amount for a 1-th residue of the protein predicted by a neural network model to an n-th change amount for an n-th residue of the protein;
generating update information for the n-th residue by performing an accumulation operation on the first through n-th changes; and
configured to adjust the structure of the protein based on the update information;
wherein n is a natural number greater than or equal to 2;
Device.
단백질의 각각의 잔기에 대한 정보를 획득하는 동작;
신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 1번째 잔기에 대한 제 1 변화량 내지 상기 단백질의 n번째 잔기에 대한 제 n 변화량을 획득하는 동작;
상기 제 1 변화량 내지 상기 제 n 변화량에 대하여 누적 연산을 수행하여 상기 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 동작; 및
상기 업데이트 정보에 기초하여 상기 단백질의 구조를 조정하는 동작
을 포함하고,
상기 n은 2 이상의 자연수인,
컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
A computer program stored on a computer-readable storage medium, which, when executed by at least one processor, causes the at least one processor to perform operations for predicting the structure of a protein, the operations comprising:
obtaining information about each residue of the protein;
obtaining a first change amount for a 1-th residue of the protein predicted by a neural network model to an n-th change amount for an n-th residue of the protein;
generating update information for the n-th residue by performing an accumulation operation on the first through n-th changes; and
Adjusting the structure of the protein based on the update information
including,
wherein n is a natural number greater than or equal to 2;
A computer program stored on a computer readable storage medium.
단백질의 서열(sequence)에 기초하여 상기 단백질의 결합전 구조 정보를 생성하는 제 1 신경망 모델;
결합 대상에 대한 정보에 기초하여 상기 결합 대상의 결합전 구조 정보를 생성하는 제 2 신경망 모델; 및
상기 단백질의 결합전 구조 정보 및 상기 결합 대상의 결합전 구조 정보에 기초하여, 상기 단백질과 상기 결합 대상이 결합된 구조를 예측하는 제 3 신경망 모델
을 포함하고,
상기 제 3 신경망 모델은,
상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기에 대한 제 1 백본 비틀림 각도 변화량 내지 제 n 백본 비틀림 각도 변화량을 획득하는 동작; 및
상기 제 1 백본 비틀림 각도 변화량 내지 제 n 백본 비틀림 각도 변화량에 기초하여, 상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 동작
에 기초하여, 상기 단백질과 상기 결합 대상이 결합된 구조를 업데이트 하고,
상기 n은 2 이상의 자연수인,
신경망 모델의 구조.
As a structure of a neural network model for predicting the binding structure of a protein,
a first neural network model generating pre-binding structural information of the protein based on the sequence of the protein;
a second neural network model generating pre-combination structural information of the fusion target based on information on the fusion target; and
A third neural network model predicting a structure in which the protein and the binding target are combined based on the pre-binding structural information of the protein and the pre-binding structural information of the binding target
including,
The third neural network model,
obtaining first through n-th backbone twist angle changes for the first to n-th residues of the protein; and
Generating update information for the 1st residue to the nth residue of the protein based on the 1st backbone twist angle change amount to the n-th backbone twist angle change amount
Based on, updating the structure in which the protein and the binding target are bound,
wherein n is a natural number greater than or equal to 2;
Structure of the neural network model.
적어도 하나의 프로세서; 및
메모리;
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
단백질의 각각의 잔기에 대한 정보를 획득하고;
신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기에 대한 제 1 백본 비틀림 각도 변화량 내지 제 n 백본 비틀림 각도 변화량을 획득하고;
상기 제 1 백본 비틀림 각도 변화량 내지 제 n 백본 비틀림 각도 변화량에 기초하여, 상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하고; 그리고
상기 업데이트 정보에 기초하여 상기 단백질의 구조를 조정하도록 구성되고,
상기 n은 2 이상의 자연수인,
장치.
As a device,
at least one processor; and
Memory;
including,
The at least one processor,
obtaining information about each residue in the protein;
obtaining first through n-th backbone twist angle changes for the first to n-th residues of the protein predicted by the neural network model;
generating update information for the first residue to the n-th residue of the protein based on the first through n-th backbone twist angle changes; and
configured to adjust the structure of the protein based on the update information;
wherein n is a natural number greater than or equal to 2;
Device.
단백질의 각각의 잔기에 대한 정보를 획득하는 동작;
신경망 모델에 의해 예측된 상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기에 대한 제 1 백본 비틀림 각도 변화량 내지 제 n 백본 비틀림 각도 변화량을 획득하는 동작;
상기 제 1 백본 비틀림 각도 변화량 내지 제 n 백본 비틀림 각도 변화량에 기초하여, 상기 단백질의 1번째 잔기 내지 n번째 잔기에 대한 업데이트 정보를 생성하는 동작; 및
상기 업데이트 정보에 기초하여 상기 단백질의 구조를 조정하는 동작
을 포함하고,
상기 n은 2 이상의 자연수인,
컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
A computer program stored on a computer-readable storage medium, which, when executed by at least one processor, causes the at least one processor to perform operations for predicting the structure of a protein, the operations comprising:
obtaining information about each residue of the protein;
obtaining first through n-th backbone twist angle changes for the first to n-th residues of the protein predicted by the neural network model;
generating update information for the first to nth residues of the protein, based on the first through nth backbone twist angle changes; and
Adjusting the structure of the protein based on the update information
including,
wherein n is a natural number greater than or equal to 2;
A computer program stored on a computer readable storage medium.
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WO2024167094A1 (en) * | 2023-02-06 | 2024-08-15 | 디어젠 주식회사 | Method for predicting protein structure by using twist-based structure updating |
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