KR20240025869A - 신경망 모델의 학습을 위한 배치 추출 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 새로운 배치 추출 방법을 기초로, 신경망 모델 학습에 소요되는 프로세서 자원을 절감하는 것을 목적으로 하는 것으로, 신경망 모델의 학습을 위한 배치(batch) 추출 방법에 있어서, 상기 신경망 모델의 학습을 위한 학습 데이터는 복수의 표적(target)-약물(drug) 쌍(pair)들을 포함하고, 상기 방법은, 상기 학습 데이터에 포함된 표적들 중 배치에 포함될 표적을 결정하는 단계; 상기 학습 데이터에 포함된 약물들 중, 상기 결정된 표적과 연관된 둘 이상의 약물들을 선택하는 단계; 및 상기 결정된 표적 및 상기 선택된 둘 이상의 약물들과 관련된, 둘 이상의 표적-약물 쌍들을 동일한 배치에 포함시키는 단계를 포함하는 방법이다.

Description

신경망 모델의 학습을 위한 배치 추출 방법{METHOD OF BATCH SAMPLING FOR NEURAL NETWORK MODEL TRAINING}

본 개시는 신경망 모델을 학습시키기 위한 배치 추출 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 표적과 약물의 결합 정보를 연산하는 신경망 모델을 학습시키기 위한 배치 추출 방법에 관한 것이다.

신경망 모델을 학습하는 방법과 관련하여, 경사하강법(gradient decent) 또는 상기 경사하강법의 파생형이 많이 사용된다.

이때, 경사하강법 등을 비롯한 신경망 모델을 학습하는 방법은, 적용할 신경망 모델의 종류와 배치(batch)에 포함되는 데이터의 크기에 따라서 프로세서 자원의 소모가 많아지는 문제가 발생될 수 있다.

구체적으로, 신경망 모델의 연산이 복잡하고, 개별적인 학습 데이터의 크기가 클수록, 신경망 모델을 학습하기 위한 프로세서 자원이 크게 요구된다. 반면, 프로세서가 병렬 작업을 수행할 수 있는 메모리는 한계가 있으므로, 신경망 모델의 연산이 복잡하고, 개별적인 학습 데이터의 크기가 클 수록, 배치에 포함될 수 있는 데이터의 개수가 적어지게 되고, 이로 인해, 프로세서가 학습을 완료하기 위해 소요되는 시간이 늘어나는 문제점이 발생할 수 있다.

예를 들어, 약물-표적 결합 예측 모델에서는, 표적(예컨대, 단백질)을 나타내는 배열(sequence) 데이터가 약물을 나타내는 배열 데이터보다 훨씬 길기 때문에, 표적의 특질을 추출하기 위해 많은 연산 자원이 소모되는 문제가 있었고, 이러한 표적에는 종래의 신경망 모델(예컨대, CNN)보다 더 복잡한 신경망 모델(예컨대, 트랜스포머 모델과 BERT를 비롯한 트랜스포머 모델의 파생형)을 적용시키기가 어려운 문제가 있었다.

따라서, 신경망 모델을 학습할 때, 신경망 모델의 연산이 복잡하고 데이터의 크기가 큰 상황에서 발생될 수 있는, 학습 자원의 과도한 소모 또는 학습 성능 저하를 개선할 수 있는 기술이 요구되고 있다.

한편, 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.

본 개시는 새로운 배치 추출 방법을 활용하여 신경망 모델을 학습시키는 방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다. 예를 들어, 본 개시는, 새로운 배치 추출 방법을 활용하여, 신경망 모델 학습에 사용되는 프로세서 자원을 절감하는 것을 해결 과제로 한다.

본 개시의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 개시의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 개시의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 개시의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 개시는 새로운 배치 추출 방법을 기초로, 신경망 모델 학습에 소요되는 프로세서 자원을 절감하는 것을 해결과제로 한다. 상기 해결과제를 실현하기 위한 본 개시의 실시예에 따라, 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨터 장치에 의해 수행되는, 신경망 모델의 학습을 위한(batch)추출 방법이 개시된다. 상기 신경망 모델의 학습을 위한 학습 데이터는 복수의 표적-약물 쌍들을 포함하고 상기 방법은, 상기 학습 데이터에 포함된 표적들 중 배치에 포함될 표적을 결정하는 단계; 상기 학습 데이터에 포함된 약물들 중, 상기 결정된 표적과 연관된 둘 이상의 약물들을 선택하는 단계; 및 상기 결정된 표적 및 상기 선택된 둘 이상의 약물들과 관련된, 둘 이상의 표적-약물 쌍들을 동일한 배치에 포함시키는 단계를 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 상기 동일한 배치에 포함된 상기 둘 이상의 표적-약물 쌍들을 학습하는 과정에서, 상기 결정된 표적에 대한 특질(feature)은 한번 추출된 뒤에 재사용되는 것일 수 있다.

대안적 실시예에서, 상기 표적을 결정하는 단계는, 상기 학습 데이터에 포함된 표적들 중 배치에 포함될 M개의 표적들을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 결정된 표적과 연관된 둘 이상의 약물들을 선택하는 단계는, 상기 결정된 M개의 표적들 각각에 대하여, 각각의 표적과 연관된 K개의 약물들을 선택하는 단계를 포함하며, 상기 동일한 배치에 포함시키는 단계는, 상기 결정된 M개의 표적들 및 각각의 표적에 대해 선택된 K개의 약물들과 관련된, M*K개의 표적-약물 쌍들을 동일한 배치에 포함시키는 단계를 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 상기 학습 데이터에 포함된 표적들 중 배치에 포함될 M개의 표적들을 결정하는 단계는, 각각의 표적과 연관된 약물들의 개수에 기초하여, 각각의 표적이 상기 배치에 포함될 확률을 서로 상이하게 적용하는 단계를 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 각각의 표적이 상기 배치에 포함될 확률은, 상기 학습 데이터 내에서 각각의 표적과 연관된 약물의 개수에 비례하도록 결정될 수 있다.

대안적 실시예에서, 상기 배치에 대한 상기 신경망 모델의 학습률은, 상기 배치에 포함되는 상기 선택된 둘 이상의 약물들의 개수에 기초하여 결정될 수 있다.

대안적 실시예에서, 상기 신경망 모델은, 입력 받은 표적의 특질을 연산하는 제 1 모델, 입력 받은 약물의 특질을 연산하는 제 2 모델, 및 상기 표적의 특질과 약물의 특질을 기초로 상기 표적과 약물에 대한 결합 정보를 예측하는 제 3 모델을 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 상기 M 또는 상기 K 중 적어도 하나는, 상기 제 1 모델의 계산 비용 및 상기 제 2 모델의 계산 비용 사이의 차이에 기초하여 결정될 수 있다.

대안적 실시예에서, 상기 제 1 모델은, 트랜스포머(transformer)모델을 포함할 수 있다.

본 개시의 실시예에 기초하여, 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨터 장치에 의해 수행되는, 신경망 모델을 기초로 표적과 약물의 결합 정보를 예측하는 방법이 개시된다. 상기 방법은: 표적-약물 쌍을 상기 신경망 모델에 입력하는 단계; 상기 입력된 표적-약물 쌍을 기초로 신경망 모델을 사용하여 상기 표적의 특질과 상기 약물의 특질을 추출하는 단계; 및 상기 표적의 특질과 상기 약물의 특질을 기초로 신경망 모델을 사용하여 결합 정보를 예측하는 단계를 포함하되, 상기 신경망 모델은, 특정 표적 및 상기 특정 표적과 연관된 둘 이상의 약물들이 동일한 배치에 포함되는 방식으로 형성된, 복수의 배치들에 기초하여 사전 학습된 모델에 대응될 수 있다.

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 실시예에 따른, 장치가 개시된다. 상기 장치는 적어도 하나의 프로세서; 및 메모리를 포함하고, 상기 프로세서는, 복수의 표적-약물 쌍을 가지는 학습 데이터에 포함된 표적들 중 배치에 포함될 표적을 결정하고, 상기 학습 데이터에 포함된 약물들 중, 상기 결정된 표적과 연관된 둘 이상의 약물들을 선택하며, 상기 결정된 표적 및 상기 선택된 둘 이상의 약물들과 관련된, 둘 이상의 표적-약물 쌍들을 동일한 배치에 포함시킬 수 있다.

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 실시예에 따라, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 개시된다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 신경망 모델 학습을 위한 배치를 추출하는 동작들을 수행하고, 상기 동작들은: 복수의 표적-약물 쌍을 가지는 학습 데이터에 포함된 표적들 중 배치에 포함될 표적을 결정하는 동작, 상기 학습 데이터에 포함된 약물들 중, 상기 결정된 표적과 연관된 둘 이상의 약물들을 선택하는 동작, 및 상기 결정된 표적 및 상기 선택된 둘 이상의 약물들과 관련된, 둘 이상의 표적-약물 쌍들을 동일한 배치에 포함시키는 동작을 포함할 수 있다.

본 개시는, 새로운 배치 추출 방법을 활용하여 신경망 모델을 학습시킴으로써, 학습 자원의 소요량을 절감시킬 수 있다. 예를 들어, 본 개시는, 새로운 배치 추출 방법을 활용하여 신경망 모델을 학습시킴으로써, 신경망 모델의 연산이 복잡하고 배치에 포함되는 데이터의 크기가 큰 경우에도, 학습 자원이 과도하게 소모되거나 학습 시간이 과도하게 증가하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 개시의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 신경망 모델 학습을 위한 배치를 추출하는 동작들을 수행하는 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.
도 3a는 종래의 방법에 따라, 학습 데이터로부터 배치를 추출하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 3b는 종래의 방법에 따라, 학습 데이터로부터 추출된 배치를 사용하여 신경망 모델을 학습하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따라, 학습 데이터로부터 배치를 추출하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따라, 학습 데이터로부터 추출된 배치를 사용하여 신경망 모델을 학습하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라, 표적과 약물을 기초로 결합 정보를 예측하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 학습 방법을 적용한 신경망 모델을 기초로 표적과 약물의 결합 정보를 예측하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라, 신경망 모델의 학습을 위한 배치 추출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 개시의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개략도이다.

다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 개시의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나, 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다.

본 명세서에서 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.

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 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

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 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

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.

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.

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.

본 개시에서 네트워크 함수와 인공 신경망, 신경망 모델 및 뉴럴 네트워크(neural network)는 상호교환 가능하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 신경망 모델 학습을 위한 배치를 추출하는 동작들을 수행하는 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.

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.

컴퓨팅 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(130), 네트워크부(150)를 포함할 수 있다.

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 네트워크 함수의 학습을 처리할 수 있다. 예를 들어, CPU 와 GPGPU가 함께 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에서 복수의 컴퓨팅 장치의 프로세서를 함께 사용하여 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 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.

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.

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.

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.

또한, 본 명세서에서 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.

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 명세서에서 설명된 기술들은 위에서 언급된 다른 네트워크들 에서도 사용될 수 있다.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.

본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 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. 신경망들을 구성하는 노드(또는 뉴런)들은 하나 이상의 링크에 의해 상호 연결될 수 있다.

신경망 내에서, 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.

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. 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 노드 값을 결정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 신경망은 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, 신경망의 특성이 결정될 수 있다. 예를 들어, 동일한 개수의 노드 및 링크들이 존재하고, 링크들의 가중치 값이 상이한 두 신경망이 존재하는 경우, 두 개의 신경망들은 서로 상이한 것으로 인식될 수 있다.

신경망은 하나 이상의 노드들의 집합으로 구성될 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들의 부분 집합은 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들 중 일부는, 최초 입력 노드로부터의 거리들에 기초하여, 하나의 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 최초 입력 노드로부터 거리가 n인 노드들의 집합은, n 레이어를 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 레이어의 정의는 설명을 위한 임의적인 것으로서, 신경망 내에서 레이어의 차수는 상술한 것과 상이한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 노드들의 레이어는 최종 출력 노드로부터 거리에 의해 정의될 수도 있다.

최초 입력 노드는 신경망 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 신경망을 구성하는 노드들을 의미할 수 있다.

딥 뉴럴 네트워크(DNN: deep neural network, 심층신경망)는 입력 레이어와 출력 레이어 외에 복수의 히든 레이어를 포함하는 신경망을 의미할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크를 이용하면 데이터의 잠재적인 구조(latent structures)를 파악할 수 있다. 즉, 사진, 글, 비디오, 음성, 음악의 잠재적인 구조(예를 들어, 어떤 물체가 사진에 있는지, 글의 내용과 감정이 무엇인지, 음성의 내용과 감정이 무엇인지 등)를 파악할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크는 컨볼루션 뉴럴 네트워크(CNN: convolutional neural network), 리커런트 뉴럴 네트워크(RNN: recurrent neural network), 오토 인코더(auto encoder), GAN(Generative Adversarial Networks), 제한 볼츠만 머신(RBM: restricted boltzmann machine), 심층 신뢰 네트워크(DBN: deep belief network), Q 네트워크, U 네트워크, 샴 네트워크, 적대적 생성 네트워크(GAN: Generative Adversarial Network), 등을 포함할 수 있다. 전술한 딥 뉴럴 네트워크의 기재는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

뉴럴 네트워크는 교사 학습(supervised learning), 비교사 학습(unsupervised learning), 반교사학습(semi supervised learning), 또는 강화학습(reinforcement learning) 중 적어도 하나의 방식으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습은 뉴럴 네트워크가 특정한 동작을 수행하기 위한 지식을 뉴럴 네트워크에 적용하는 과정일 수 있다.

뉴럴 네트워크는 출력의 오류를 최소화하는 방향으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습에서 반복적으로 학습 데이터를 뉴럴 네트워크에 입력시키고 학습 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 뉴럴 네트워크의 에러를 뉴럴 네트워크의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation)하여 뉴럴 네트워크의 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 뉴럴 네트워크에 입력되고, 뉴럴 네트워크의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨을 비교함으로써 오류(error)가 계산될 수 있다. 다른 예로, 데이터 분류에 관한 비교사 학습의 경우 입력인 학습 데이터가 뉴럴 네트워크 출력과 비교됨으로써 오류가 계산될 수 있다. 계산된 오류는 뉴럴 네트워크에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 뉴럴 네트워크의 각 레이어의 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 뉴럴 네트워크의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성할 수 있다. 학습률은 뉴럴 네트워크의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 뉴럴 네트워크의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 뉴럴 네트워크가 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다.

뉴럴 네트워크의 학습에서 일반적으로 학습 데이터는 실제 데이터(즉, 학습된 뉴럴 네트워크를 이용하여 처리하고자 하는 데이터)의 부분집합일 수 있으며, 따라서, 학습 데이터에 대한 오류는 감소하나 실제 데이터에 대해서는 오류가 증가하는 학습 사이클이 존재할 수 있다. 과적합(overfitting)은 이와 같이 학습 데이터에 과하게 학습하여 실제 데이터에 대한 오류가 증가하는 현상이다. 예를 들어, 노란색 고양이를 보여 고양이를 학습한 뉴럴 네트워크가 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 레이어(batch normalization layer)의 활용 등의 방법이 적용될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따라 데이터 구조를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다.

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.

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.

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 구조 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.

본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 이하에서는 신경망으로 통일하여 기술한다. 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 레이어와 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 레이어와 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.

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.

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.

제한이 아닌 예로서, 가중치는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치는 학습 사이클이 시작되는 시점의 가중치 및/또는 학습 사이클 동안 가변되는 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습이 완료된 가중치는 학습 사이클이 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.

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.

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), 학습 사이클 반복 횟수, 가중치 초기화(Weight initialization)(예를 들어, 가중치 초기화 대상이 되는 가중치 값의 범위 설정), Hidden Unit 개수(예를 들어, 히든 레이어의 개수, 히든 레이어의 노드 수)를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

도 3a는 신경망 모델을 학습하기 위한 종래의 방법에 따라, 학습 데이터로부터 배치를 추출하는 방법을 나타낸 개략도이다. 그리고, 도 3b는 상기 종래의 방법에 따라, 학습 데이터로부터 추출된 배치를 사용하여 신경망 모델을 학습하는 방법을 나타낸 개략도이다.

도 3a 내지 3b를 참조하여 본 발명이 개선하고자 하는 "종래의 신경망 모델 학습을 위한 배치 추출 방법"(즉, 종래의 방법)과 문제점이 설명된다.

도 3a를 참조하면, 종래의 방법은 학습 데이터에 포함된 "표적 1 내지 3" 및 "약물 A 내지 C"의 적어도 하나의 쌍으로 구성된 복수의 배치들을 추출할 때, 무작위로 추출하여 배치를 구성한다.

또한, 도 3b와 같이 하나의 배치에 중복되는 표적이 포함되어 신경망 모델에 입력될 때, (중복되는 표적에 대한 특질 추출과 관련하여) 이미 연산하였던 값을 재사용하지 않고, 중복되는 표적에 대하여 연산을 새롭게 반복적으로 수행한다.

예컨대, 종래의 방법으로 배치-1인 {[표적 1, 약물 A], [표적 2, 약물 B], [표적 3, 약물 C]}와 배치-2인 {[표적 1, 약물 A], [표적 1, 약물 B], [표적 1, 약물 C]}을 기초로 신경망 모델을 학습한다고 가정할 때, 상기 종래의 방법은 신경망 모델에 입력되는 표적의 중복여부와 상관없이 입력될 때마다 표적에 대한 연산을 수행하여, 표적에 대한 연산을 배치-1 및 배치-2 모두 3번씩 수행한다. 따라서, 이러한 종래의 방법은, 이미 연산한 표적을 다시 연산함으로써 학습 자원 소모와 관련하여 비효율이 발생한다.

또한, 상기 종래의 방법으로 모델을 학습시킬 때, 모델의 종류와 데이터의 크기에 따라 학습 속도의 저하가 과도하게 발생될 수 있다. 구체적으로, 앞서 언급한 종래의 방법을 사용하여 신경망 모델을 학습하되, 동일한 역량을 가진 프로세서를 사용한다고 가정할 때, 학습에 소요되는 시간이 학습하는 모델의 종류와 데이터의 크기에 민감하게 반응한다. 예를 들어, 동일한 역량을 가진 프로세서를 기초로 종래의 방법을 사용하는 경우, 처리될 데이터의 크기가 커질수록(예를 들어, 약물보다 배열 데이터가 훨씬 긴 단백질을 처리할수록), 더 복잡한 모델이 사용될수록(예를 들어, CNN보다 더 복잡한 트랜스포머 모델 또는 BERT 모델을 비롯한 트랜스포머 모델의 파생형이 사용될수록) 학습에 소요되는 연산 자원 및 시간이 증가(즉, 모델의 계산 비용이 증가)하는 문제가 발생될 수 있다.

그러나, 프로세서의 역량을 향상시키는 것에는 물리적인 한계가 존재하므로, 종래의 방법으로부터 신경망 모델이 수행하는 연산량을 줄이는 것이 가장 바람직하다고 할 수 있다.

종래의 방법을 정리하자면, "신경망 모델을 학습하기 위해 추출된 배치마다 표적과 약물들이 골고루 포함"(종래의 방법의 특징-①)되는 특징을 가진다. 또한, "추출된 배치를 기초로 신경망 모델이 연산 될 때, 동일한 배치 안에서 이미 연산 되었는지 여부와 상관없이 입력되는 순서대로 단순 연산" (종래의 방법의 특징-②) 하는 특징을 가진다. 종래의 방법의 특징-① 내지 ②에 따라, 종래의 방법은 모델이 복잡하고, 데이터의 크기가 클수록 학습 속도의 저하가 발생할 수 있다. (이는, 모델의 계산 비용이 증가하기 때문이다.)

예컨대, 모의 실험으로써 표적의 특질을 추출하기 위한 용도로 CNN 모델을 학습시키기 위하여 GPU 당 병렬 처리하는 배치의 크기를 32로 결정하였을 때, KIBA 데이터셋에 대하여는 한번의 에포크(epoch) 당 학습시간이 10초 이하로 소요됐다. 그러나, 표적의 특질을 추출하기 위한 용도로 CNN 모델이 아닌 BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers) 모델을 학습시킬 경우, 상기 CNN 모델보다 연산량이 많아지므로 가능한 배치의 최대 크기인 2로 결정하였을 때, BERT 모델은 한 에포크 당 학습시간이 10분 이상 소요되어, 같은 조건이라도 모델의 종류에 따라 모델의 계산 비용의 차이로 인해 학습에 소요되는 시간이 차이가 클 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따라, 학습 데이터로부터 배치를 추출하는 방법을 나타낸 개략도이다.

도 4a를 참조하여 본 개시의 프로세서(110)가 수행하는 학습 데이터로부터 배치를 추출하는 방법에 대한 일 실시예가 개시된다.

상기 일 실시예의 방법은 종래의 방법으로 신경망 모델을 학습함에 있어 발생할 수 있는 성능의 저하를 예방하기 위한 것으로, 학습 데이터로부터 배치를 추출하는 것과 관련하여, 먼저 상기 배치에 포함될 표적을 결정한 뒤에, 결정된 표적과 연관된 둘 이상의 약물들을 상기 배치에 포함시키는 것을 특징으로 한다.

본 개시의 일 실시예를 구현하기 위한 프로세서(110)가 수행하는 과정을 설명한다. 프로세서(110)는 학습 데이터에 포함된 복수의 표적들 중 배치에 포함될 적어도 하나의 표적을 결정하고, 상기 적어도 하나의 표적과의 결합 정보가 존재하는 복수의 약물들을 선택할 수 있고, 프로세서(110)는 상기 결정된 적어도 하나의 표적과 상기 결정된 표적에 연관되는 복수의 약물들의 쌍(pair)들을 선택하고, 상기 선택된 표적-약물 쌍들을 기초로 배치를 생성할 수 있다. (이때, 상기 배치는 표적-약물 쌍들을 포함하되, 적어도 하나의 정해진 표적들에 대한 복수의 표적-약물 쌍을 포함하는 것을 특징으로 한다.) 또한, 프로세서(110)는 정해진 표적들 마다, 선택될 약물의 개수를 정하여 배치를 생성할 수 있다.

본 개시의 일 실시예를 구현하기 위한 프로세서(110)가 수행하는 과정을 도 4a를 참조하여 예를 들면, 프로세서(110)는 학습 데이터를 기초로 3개의 배치를 추출하되 각각의 배치마다, 하나의 표적이 포함되도록 결정할 수 있다. 이어서, 프로세서(110)는 각 배치를 추출할 때마다, 어떤 표적을 포함시킬지 결정하고, 상기 결정된 표적과의 결합 정보가 존재하는 3개의 약물들을 선택할 수 있다. 마지막으로, 프로세서(110)는 상기 표적과 그리고 상기 표적과 연관된 3개의 약물들로 구성된 3개의 표적-약물 쌍을 각 배치에 포함시킬 수 있다. 상기 일 실시예의 방법을 사용함으로써, 상기 배치에 적어도 하나 이상의 표적이 반복되어 포함되는 배치를 추출할 수 있는 효과가 있다. (이하의 설명에 사용되는 배치는 상기 일 실시예의 방법으로 추출된 배치를 의미한다.)

도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따라, 학습 데이터로부터 추출된 배치를 사용하여 신경망 모델을 학습하는 방법을 나타낸 개략도이다.

도 4b를 참조하여 본 개시의 프로세서(110)가 추출한 배치를 기초로 신경망 모델을 학습하는 방법에 대한 일 실시예가 개시된다. 본 개시의 일 실시예의 신경망 모델 학습 방법은 한번 연산한 표적에 대한 연산값을 재사용하여 신경망 모델을 학습하기 위해 필요한 총 연산량을 감소시킬 수 있다. 이를 구현하기 위하여, 프로세서(110)는 학습 데이터로부터 배치를 추출하는 것과 관련하여, 적어도 하나 이상의 표적이 반복되는 배치(상기 도 4a 참조)를 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 한번 연산한 표적에 대한 연산값(예컨대, 특질)을 망각하지 않고 동일한 표적에 대한 연산을 대신하여 연산값을 재사용할 수 있다.

예컨대, 도 4b를 참조하면, 도식된 배치에는 표적 1에 대한 데이터 쌍을 3개 포함하고 있는 것을 확인할 수 있다. 이때 프로세서(110)는, 표적 1에 대한 연산을 3번 수행하지 않고, 최초로 입력되는 표적 1에 대한 연산값을 기초로 나머지 표적 1에 대한 연산값을 연산하는 대신 상기 연산값을 재활용할 수 있다. 결과적으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 신경망 모델을 학습하는 방법과 배치를 추출하는 방법을 사용하면, 배치에 포함된 표적이 중복될 수록 종래의 방법과 비교하여 연산량이 줄어들어 매 에포크(epoch) 마다 학습에 필요한 시간이 감소하는 효과가 발생할 수 있다.

한편, 본 개시의 일 실시예의 방법을 사용하여 배치를 추출할 경우, 배치에 포함된 데이터의 치우침 혹은 배치에 포함된 데이터의 다양성 부족으로 인해 과적합(over-fitting) 현상이 발생될 수 있다. 이를 방지하기 위한 본 개시의 배치를 추출하는 일 실시예에 대한 추가적인 실시예를 개시한다.

학습 데이터의 볼륨이 크고, 충분한 다양성을 가지고 있다고 하더라도, 모든 학습 데이터를 고르게 처리하도록 배치를 추출하지 않으면 강인한(robust) 신경망 모델을 생성하기에 어려움이 따른다. 따라서, 프로세서(110)는 표적을 결정하는 과정에서 학습 데이터에 포함된 표적들 마다, 결합 정보를 포함하는 약물의 개수를 기초하여 표적을 결정할 수 있다. 구체적으로, 표적들 마다 결합 정보를 포함하는 약물의 개수가 많은 표적일수록 배치에 포함될 확률이 높아지게 할 수 있다.

예컨대, 학습 데이터가 표적 1 내지 3을 포함한다고 가정할 때, 표적 1에 대한 결합 정보를 포함하는 약물은 1개, 표적 2에 대한 결합 정보를 포함하는 약물은 10개, 표적 3에 대한 결합 정보를 포함하는 약물은 100개일 수 있다. 이때, 프로세서(110)는 배치에 포함될 표적을 결정할 때, 각각의 표적에 연관된 약물의 개수에 비례하는 확률을 활용하여 배치에 포함될 표적을 결정할 수 있다.

따라서 상기 실시예를 기초로 프로세서(110)가 복수의 배치를 추출할 경우, 배치에 포함될 약물들이 표적에 종속적으로 결정되더라도, 비교적 고르게 약물들이 배치에 포함될 수 있다. (예를 들어, 표적 2와 관련된 약물이 10개이고, 표적 3과 연관된 약물이 100개인 경우, 표적 3이 배치에 포함될 확률이 표적 2보다 10배 높게 되므로, 표적 3에 종속적인 100개의 약물들이 배치에 포함될 확률도 표적 2에 종속적인 10개의 약물들의 확률보다 10배 높아지게 되고, 이에 따라, 결과적으로 학습 데이터에 포함된 전체 약물들이 비교적 고르게 배치에 포함될 수 있다.)

또한, 본 개시의 일 실시예의 방법을 사용하여 배치를 추출할 경우, 상기 배치를 사용하여 신경망 모델을 학습할 때, 배치에 타깃이 중복되어 포함됨에 따라, 신경망 모델의 계산 트리가 중복되어 사용됨으로써 불안정한(instability) 학습이 이루어질 수 있다. 이를 방지하기 위한 본 개시의 추가적인 실시예를 개시한다.

신경망 모델을 학습함에 있어, 학습 데이터를 균등하게 포함하는 배치를 사용하였다 하더라도, 각 배치마다 표적이 중복하여 포함되는 경우, 일반적으로 배치의 크기가 작을 때 나타나는 학습 불안정 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 프로세서(110)는 배치를 기초로 신경망 모델을 학습하는 과정에서 각 배치마다 표적이 중복되는 정도에 기초하여 상기 신경망 모델의 학습률을 조정하여 이러한 문제를 방지할 수 있다.

예컨대, 프로세서(110)가 배치를 추출하는 과정에서 각 배치마다 M개의 표적을 포함시키기로 결정하고, 각각의 표적마다 결합 정보를 포함하는 약물 중 K개를 선택한다고 가정할 때, 추출된 각각의 배치는 M*K개의 표적(이때, 표적의 종류는 M가지)과 M*K개의 약물(이때, 약물의 개수는 M개의 표적과 연관되는 K개의 약물)을 포함할 수 있고, 각 배치마다 표적이 K개씩 중복되어 포함될 수 있다. 이때, 프로세서(110)는, K에 기초하여 신경망 모델의 학습률(즉, 상기 신경망 모델의 가중치를 학습하는 강도)을 결정할 수 있다.

따라서, 상기 실시예를 기초로 프로세서(110)가 신경망 모델의 학습률을 결정하면, 배치에 표적이 중복되어 발생할 수 있는 학습 불안정 현상을 방지할 수 있는 효과가 발생된다.

한편, 본 개시의 일 실시예의 방법을 사용하여 배치를 추출하고 신경망 모델을 학습할 경우, 본 개시의 방법을 사용하지 않았을 때와 비교하여 배치마다 포함되는 표적의 종류가 적어서 신경망 모델에 대한 학습 속도가 저하될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 프로세서(110)는, 각 배치에 포함될 표적의 개수(M)와 상기 표적마다 선택될 약물의 개수(K)를 조절하여 신경망 모델에 대한 학습 속도 저하를 예방할 수 있다. 예를 들어, 본 개시는, 종래의 배치의 크기가 N이라고 할 때, M의 값을 N의 값과 동일하게 유지하면서, K의 값만 늘리는 방식(즉, 종래의 배치 크기와 동일하게 표적의 수를 결정하면서 본 개시의 실시예를 적용하여 배치 크기를 확장하는 방식)에 기초하여 학습 속도 저하를 예방할 수 있다. 한편, 이러한 예방 조치는 "표적의 특질을 추출하기 위한 모델의 계산 비용"와 "약물의 특질을 추출하기 위한 모델의 계산 비용"이 차이가 나는 상황에서 효과적일 수 있다. 이때, 본 개시의 전반적으로 사용되는 "모델의 계산 비용" 표현은 프로세서(110)가 특정 모델을 사용하여 연산할 때 소모되는 메모리를 포함한, 프로세싱 자원을 의미할 수 있다.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라, 표적과 약물을 기초로 결합 정보를 예측하는 방법을 나타낸 개략도이다.

도 5를 참조하여 표적-약물 쌍을 입력 받고 표적과 약물의 결합 정보를 출력하는 신경망 모델의 학습 방법에 관한 일 실시예를 개시한다.

상기 신경망 모델은 제 1 모델(520), 제 2 모델(521) 그리고 제 3 모델(530)로 구성될 수 있다. 이때, 제 1 모델(520)은 표적을 입력 받고 표적에 대한 특질을 추출하는 모델이고, 제 2 모델(521)은 약물을 입력 받고 약물에 대한 특질을 추출하는 모델이며, 제 3 모델(530)은 상기 제 1 모델(520) 및 제 2 모델(521)에서 추출한 표적(511)에 대한 특질과 약물(512)에 대한 특질을 기초로 상기 표적(511)과 약물(512) 사이의 예측된 결합 정보(540)(예컨대, 결합 친화도)를 출력하는 모델일 수 있다.

이때 제 1 모델(520)과 제 2 모델(521)이 각각 입력 받는 표적과 약물은 데이터의 크기(즉, 용량) 차이가 크게 상이하여 상기 "제 1 모델(520)이 표적을 입력 받고 상기 표적(511)에 대한 특질"을 연산하는데 소요되는 시간과 "상기 제 2 모델(521)이 약물을 입력 받고 상기 약물(512)에 대한 특질"을 연산하는데 소요되는 시간이 크게 상이할 수 있다. 예를 들어, 표적(예컨대, 단백질)의 배열 데이터가 약물의 배열 데이터보다 훨씬 길기 때문에, 상기 "제 1 모델(520)이 표적을 입력 받고 상기 표적(511)에 대한 특질"을 연산하는데 소요되는 시간이 "상기 제 2 모델(521)이 약물을 입력 받고 상기 약물(512)에 대한 특질"을 연산하는데 소요되는 시간보다 훨씬 오래 걸릴 수 있다. 그러나, 제 3 모델(530)이 예측된 결합 정보(540)를 출력하기 위해서는 상기 표적(511)에 대한 특질과 상기 약물(512)에 대한 특질을 모두 입력 받아야 하기 때문에, 표적(511) 또는 약물(512)에 대한 연산 중 하나의 연산이 먼저 되더라도, 나머지 하나에 대한 연산이 완료될 때까지, 지연될 수 있다.

예컨대, 표적이 약물보다 데이터의 크기가 커서, 1 분간 제 1 모델(520)이 10개의 표적의 특질을 출력하고 제 2 모델(521)이 1 분간 100개의 약물의 특질을 출력할 수도 있다. 이때, 제 3 모델(530)은 표적-약물 쌍(510)에 대한 각각의 특질을 입력 받아야 연산을 수행할 수 있으므로, 약물(512)에 대한 특질이 먼저 연산 되더라도, 상대적으로 연산이 오래 걸리는 표적(511)에 대한 연산을 기다려야하는 현상이 발생할 수 있다.

한편, 본 개시의 일 실시예의 배치 추출 방법과 신경망 모델 학습 방법을 사용할 경우, 상대적으로 연산이 오래 걸리는 표적(511)에 대한 연산을 기다려야하는 현상을 예방하는 효과가 발생될 수 있다. 예컨대, 본 개시의 일 실시예에 따라, 반복되는 표적(511)을 포함하는 표적-약물 쌍(510)을 포함하는 배치(500)를 사용하고 제 1 모델(520)이 한번 연산한 표적(511)을 재사용할 경우, 앞선 현상에 대한 예시와 같이 연산에 비교적 긴 시간이 소요되는 제 1 모델(520)의 반복적인 연산을 줄일 수 있어 제 3 모델(530)이 제 1 모델(520)과 제 2 모델(521)로부터 표적-약물 쌍(510)의 특질을 전달받기까지 소요되는 시간이 감소될 수 있다.

실험에 대한 결과로 제 1 모델 및 제 2 모델 모두에 BERT를 사용하여 본 개시의 일 실시예에 따른 배치 추출과 학습 방법을 사용하였을 때, 사용하지 않았을 때와 비교하여 에포크(epoch) 당 소요되는 시간이 10배 가량 감소한 것을 확인할 수 있었다. (이때, 상기 실험을 구현하기 위해 복수의 GPU를 포함하는 프로세서를 기초로 하나의 배치에 포함될 표적의 개수(M)는 2개, 하나의 표적마다 선택할 약물의 개수(K)는 16개를 적용하였다.)

도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 학습 방법을 적용한 신경망 모델을 기초로 표적과 약물의 결합 정보를 예측하는 방법을 나타낸 순서도이다.

도 6을 참조하여 일 실시예에 따른 학습 방법을 적용한 신경망 모델을 기초로 표적과 약물의 결합 정보를 예측하는 방법에 대한 일 실시예를 개시한다.

상기 방법은 도 6을 참조하면, 프로세서(110)가 "표적-약물 쌍을 상기 신경망 모델에 입력하는 단계(S600)", 프로세서(110)가 "상기 입력된 표적-약물 쌍을 기초로 신경망 모델을 사용하여 상기 표적의 특질과 상기 약물의 특질을 추출하는 단계(S601)" 및 프로세서(110)가 "상기 표적의 특질과 상기 약물의 특질을 기초로 신경망 모델을 사용하여 결합 정보를 예측하는 단계(S602)"를 포함할 수 있다. 또한, 여기서 상기 신경망 모델은, 특정 표적 및 상기 특정 표적과 연관된 둘 이상의 약물들이 동일한 배치에 포함되는 방식으로 형성된, 복수의 배치들에 기초하여 사전 학습된 모델에 대응될 수 있다.

이때, 상기 S600 단계에 관하여, 상기 표적-약물 쌍은, 본 개시의 일 실시예에 따른 방법으로 추출된 배치로부터 비롯된 것일 수 있다. 또한, 여기서 상기 배치는, 프로세서(110)가 학습 데이터에 포함된 복수의 표적들 중 배치에 포함될 적어도 하나의 표적을 결정하고, 상기 결정된 적어도 하나의 표적과 연관된 (예컨대, 결합 정보가 존재하는) 복수의 약물들을 선택하며, 상기 결정된 적어도 하나의 표적과 상기 선택된 복수의 약물들을 동일한 배치에 포함시키는 방식에 의해서 생성된 배치일 수 있다. 또한, 상기 S600 단계에 관하여, 상기 신경망 모델은 제 1 모델, 제 2 모델 그리고 제 3 모델로 구성될 수 있다. 이때, 제 1 모델은 표적을 입력 받고 표적에 대한 특질을 추출하는 모델이고, 제 2 모델은 약물을 입력 받고 약물에 대한 특질을 추출하는 모델이며, 제 3 모델은 상기 제 1 모델 및 제 2 모델에서 추출한 표적에 대한 특질과 약물에 대한 특질을 기초로 상기 특질과 약물 사이의 결합 정보를 예측하는 모델일 수 있다.

또한, 상기 S601 단계에 관하여, 상기 표적의 특질을 추출하는 것은, 상기 본 개시의 일 실시예의 학습 방법을 기초로 프로세서(110)가 한번 연산한 표적에 대한 연산값(예컨대, 특질)을 망각하지 않고 동일한 배치 내의 동일한 표적에 대하여 재사용하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 상기 S602 단계에 관하여, 상기 결합 정보를 예측하는 것은, 상기 표적과 상기 약물의 결합과 관련된 다양한 정보를 예측하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 결합 정보를 예측하는 것은, 상기 표적과 상기 약물의 결합 친화도(binding affinity)를 포함하는 결합과 관련된 다양한 연산 값을 출력하는 것을 포함할 수 있다.

도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라, 신경망 모델의 학습을 위한 배치 추출 방법을 나타낸 순서도이다.

도 7을 참조하여 신경망 모델의 학습을 위한 배치 추출 방법에 대한 일 실시예를 개시한다.

상기 방법은 도 7을 참조하면, 프로세서(110)가 "상기 학습 데이터에 포함된 표적들 중 배치에 포함될 표적을 결정하는 단계(S700)", 프로세서(110)가 "상기 학습 데이터에 포함된 약물들 중, 상기 결정된 표적과 연관된 둘 이상의 약물들을 선택하는 단계(S701)" 그리고, 프로세서(110)가 "상기 결정된 표적 및 상기 선택된 둘 이상의 약물들과 관련된, 둘 이상의 표적-약물 쌍들을 동일한 배치에 포함시키는 단계(S702)"를 포함할 수 있다. 또한, 상기 동일한 배치에 포함된 상기 둘 이상의 표적-약물 쌍들을 학습하는 과정에서, 상기 결정된 표적에 대한 특징은 한번 추출된 뒤에 재사용될 수 있다.

S700 단계와 관련하여, 상기 학습 데이터는 복수의 표적과 약물에 대한 쌍(즉, 표적-약물 쌍)을 포함한다. 또한, 프로세서(110)는 상기 학습 데이터에 포함된 표적들 중에서 배치에 포함될 M개의 표적들 결정할 수 있다. 예를 들어, 학습 데이터에 표적 A, B, C, D, E, F가 존재하고, M이 2 인 경우, 프로세서(110)는, 배치에 포함될 표적들로서 표적 A 및 표적 B를 선택할 수 있다.

이때, 배치에 포함된 데이터의 치우침 혹은 배치에 포함된 데이터의 다양성 부족으로 인해 과적합(over-fitting) 현상이 발생될 수 있다. 따라서, 프로세서(110)는 각각의 표적과 연관된 약물들의 개수에 기초하여 각각의 표적이 상기 배치에 포함될 확률을 서로 상이하게 적용하여 과적합 현상을 해소할 수 있다. 구체적인 실시예로, 프로세서(110)는 학습 데이터에 포함된 표적들 중에서 배치에 포함될 M개의 표적을 결정할 때, 데이터셋에 포함된 각각의 표적과 연관된 약물(예컨대, 해당 표적과 결합 데이터 또는 라벨이 존재하는 약물)의 개수를 식별할 수 있으며, 식별된 정보에 기초하여 각각의 표적이 상기 배치에 포함될 확률을 상이하게 적용할 수 있다. 예를 들어 프로세서(110)는, "각각의 표적과 연관된 약물의 개수"와 비례하도록 "각각의 표적이 상기 배치에 포함될 확률"을 결정할 수 있다.

그리고, S701 단계와 관련하여, 프로세서(110)는 S700 단계에서 결정된 M개의 표적들 각각에 대하여 각각의 표적과 연관되는 라벨(label)을 포함하는 약물들을 K개 선택하는 과정을 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 S700 단계에서 배치에 포함될 표적으로서 표적 A 및 표적 B가 선택되고, 표적 A는 약물 a, b, c, d, e와 연관되는 라벨을 포함하며, 표적 B는 약물 a, b, c, d, e, f, g, h와 연관되는 라벨을 포함하고, K가 3인 경우, ① 프로세서(110)는, 표적 A와 연관된 약물로서 a, b, c, d, e를 식별할 수 있으며, 이 중에서 3개의 약물들인 a, b, c를 선택할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는, 표적 B와 연관된 약물로서 a, b, c, d, e, f, g, h를 식별할 수 있으며, 이 중에서 3개의 약물들인 a, b, d를 선택할 수 있다. ② 다른 예시로서, 프로세서(110)는, 표적 A와 연관된 약물로서 a, b, c, d, e를 식별할 수 있으며, 이 중에서 3개의 약물들인 c, d, e를 선택할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는, 표적 B와 연관된 약물로서 a, b, c, d, e, f, g, h를 식별할 수 있으며, 이 중에서 3개의 약물들인 f, g, h를 선택할 수도 있다. 한편, 동일한 표지와 연관된 약물들 중에서 일부가 선택되는 방식은 무작위 선택 등 다양한 방식이 활용될 수 있다.

S702 단계와 관련하여, 프로세서(110)는 S700 단계에서 결정된 표적 및 S701단계에서 선택된 둘 이상의 표적-약물 쌍들을 동일한 배치에 포함할 수 있다. 구체적으로 프로세서(110)는 상기 결정된 M개의 표적들 및 각각의 표적에 대해 선택된 K개의 약물들과 관련된, M*K개의 표적-약물 쌍들을 동일한 배치에 포함시킬 수 있다. 예컨대, ① 앞서 언급한 첫번째 예시로부터 선택된 표적-약물 쌍인 [A, a], [A, b], [A, c] 그리고 [B, a], [B, b], [B, d]를 기초로 2*3(M*K, M=2, K=3)개의 표적-약물 쌍을 포함하는 배치인 {[A, a], [A, b], [A, c] [B, a], [B, b], [B, d]}을 추출할 수 있다. 또한, ② 앞서 언급한 두번째 예시로부터 선택된 표적-약물 쌍인 [A, c], [A, d], [A, e] 그리고 [B, f], [B, g], [B, h]를 기초로 2*3(M*K, M=2, K=3)개의 표적-약물 쌍을 포함하는 배치인 {[A, c], [A, d], [A, e] [B, f], [B, g], [B, h]}을 추출할 수도 있다.

또한, 상기 배치에 대한 상기 신경망 모델의 학습률은, 상기 결정된 표적과 연관되고 상기 배치에 포함되도록 선택된 둘 이상의 약물들의 개수에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 배치에 대한 상기 신경망 모델의 학습률은, 위에서 살펴본 M*K개의 표적-약물 쌍들이 동일한 배치에 포함되는 실시예에서, K의 값이 기초하여 학습률이 조절될 수 있다. 위에서 살펴보았듯이, 신경망 모델을 학습함에 있어, 각 배치마다 표적이 중복하여 포함되는 경우, 일반적으로 배치의 크기가 작을 때 나타나는 학습 불안정 현상이 발생할 수 있으므로, 각 배치마다 표적이 중복되는 정도를 나타내는 K의 값을 기초로 상기 신경망 모델의 학습률을 조정하여 이러한 문제를 방지할 수 있다.

또한, 상기 신경망 모델은, 위에서 살펴보았듯이, 입력 받은 표적의 특질을 연산하는 제 1 모델, 입력 받은 약물의 특질을 연산하는 제 2 모델, 및 상기 표적의 특질과 약물의 특질을 기초로 상기 표적과 약물에 대한 결합 정보를 예측하는 제 3 모델을 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기 제 1 모델은, 종래와는 달리, CNN이 아닌 트랜스포머 모델과 트랜스포머 모델의 파생형을 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 본 개시에 따르면, 데이터의 크기가 큰(즉, 긴 배열 데이터를 포함하는) 단백질 정보에 대하여 복잡한 모델을 적용하더라도, 학습 자원 소요량 및 학습 시간이 절감될 수 있으므로, 상기 제 1 모델은 BERT를 비롯한 트랜스포머 모델과 트랜스포머 모델의 파생형을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.

한편, 위에서 살펴보았듯이, 상기 제 1 모델의 계산 비용(즉, "표적의 특질을 추출하기 위한 모델의 계산 비용")과 상기 제 2 모델의 계산 비용(즉, "약물의 특질을 추출하기 위한 모델의 계산 비용")이 차이나는 상황에서는, 각 배치에 포함될 표적의 개수(M)와 상기 표적마다 선택될 약물의 개수(K)를 조절하여, (본 개시를 적용할 때에 발생될 가능성이 있는) 학습 속도 저하 문제가 예방될 수 있다. 따라서, 본 개시에 따르면, M*K개의 표적-약물 쌍들이 동일한 배치에 포함되는 실시예에서, 상기 M 또는 상기 K 중 적어도 하나가, 상기 제 1 모델의 계산 비용 및 상기 제 2 모델의 계산 비용 사이의 차이에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 모델의 계산 비용 및 상기 제 2 모델의 계산 비용이 차이나는 상황에서는, 종래의 배치의 크기(본 개시가 적용되기 이전의 배치의 크기)가 N이라고 할 때, M의 값을 N의 값과 동일하게 유지하면서, K의 값만 늘리는 방식(즉, 종래의 배치 크기와 동일하게 표적의 수를 결정하면서 본 개시의 실시예를 적용하여 배치 크기를 확장하는 방식)에 기초하여 학습 속도 저하를 예방할 수 있다.

추가적인 예시로, 임의의 데이터 D에 관하여, 제 1 모델의 계산 비용의 평균을 a, 제 2 모델의 계산 비용의 평균을 b 그리고 제 3 모델의 계산 비용의 평균을 c라고 칭하고, D에 관련된 배치의 크기가 M*K이라고 할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 사용하지 않을 경우, 프로세서(110)가 배치 하나를 계산하는데 ⓐ 'M * K * (a + b + c)'의 계산 비용이 발생할 수 있다. 반면, 프로세서(110)가 본 발명의 일 실시예 따른 방법을 사용하면 배치 하나를 계산하는데 ⓑ 'M * a + M * K * (b + c)'의 계산 비용이 발생할 수 있다. 이때, a/(b + c)를 R이라고 했을 때, ⓑ/ⓐ = (R+K)/(K*(R+1))이고, R이 1보다 작으면(즉, 제 1 모델의 계산 비용이 나머지 모델들의 계산 비용들이 합보다 더 작으면), ⓑ/ⓐ이 1/2에서 1 사이이고, 반대로 R이 1보다 크면 클수록, ⓑ/ⓐ가 1/K에 수렴할 수 있다. 즉, 종래의 방법인 ⓐ와 비교하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방법인 ⓑ의 계산 비용이 적을 수 있다. 예컨대, ⓑ의 계산 비용은 종래의 방법인 ⓐ와 비교하여 경우에 따라, K배까지 적어질 수 있음을 알 수 있다. 그러므로, 효과적인 측면에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 사용할 경우, 종래의 방법보다 연산을 위한 메모리를 비롯한 프로세싱 자원을 적게 소모할 수 있음을 알 수 있다.

도 8은 본 개시의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개략도이다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Claims (12)

1. 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 신경망 모델의 학습을 위한 배치(batch) 추출 방법에 있어서, 상기 신경망 모델의 학습을 위한 학습 데이터는 복수의 표적(target)-약물(drug) 쌍(pair)들을 포함하고, 상기 방법은:
   상기 학습 데이터에 포함된 표적들 중 배치에 포함될 표적을 결정하는 단계;
   상기 학습 데이터에 포함된 약물들 중, 상기 결정된 표적과 연관된 둘 이상의 약물들을 선택하는 단계; 및
   상기 결정된 표적 및 상기 선택된 둘 이상의 약물들과 관련된, 둘 이상의 표적-약물 쌍들을 동일한 배치에 포함시키는 단계
   를 포함하는,
   방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 동일한 배치에 포함된 상기 둘 이상의 표적-약물 쌍들을 학습하는 과정에서, 상기 결정된 표적에 대한 특질(feature)은 한번 추출된 뒤에 재사용되는,
   방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 표적을 결정하는 단계는,
   상기 학습 데이터에 포함된 표적들 중 배치에 포함될 M개의 표적들을 결정하는 단계를 포함하고,
   상기 결정된 표적과 연관된 둘 이상의 약물들을 선택하는 단계는,
   상기 결정된 M개의 표적들 각각에 대하여, 각각의 표적과 연관된 K개의 약물들을 선택하는 단계를 포함하며,
   상기 동일한 배치에 포함시키는 단계는,
   상기 결정된 M개의 표적들 및 각각의 표적에 대해 선택된 K개의 약물들과 관련된, M*K개의 표적-약물 쌍들을 동일한 배치에 포함시키는 단계
   를 포함하는,
   방법.
   
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 학습 데이터에 포함된 표적들 중 배치에 포함될 M개의 표적들을 결정하는 단계는,
   각각의 표적과 연관된 약물들의 개수에 기초하여, 각각의 표적이 상기 배치에 포함될 확률을 서로 상이하게 적용하는 단계;
   를 포함하는,
   방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   각각의 표적이 상기 배치에 포함될 확률은, 상기 학습 데이터 내에서 각각의 표적과 연관된 약물의 개수에 비례하도록 결정되는,
   방법.
   
6. 제 1 항 있어서,
   상기 배치에 대한 상기 신경망 모델의 학습률은, 상기 배치에 포함되는 상기 선택된 둘 이상의 약물들의 개수에 기초하여 결정되는,
   방법.
   
7. 제 3 항 있어서,
   상기 신경망 모델은,
   입력 받은 표적의 특질을 연산하는 제 1 모델,
   입력 받은 약물의 특질을 연산하는 제 2 모델, 및
   상기 표적의 특질과 약물의 특질을 기초로 상기 표적과 약물에 대한 결합 정보를 예측하는 제 3 모델
   을 포함하는,
   방법.
   
8. 제 7 항 있어서,
   상기 M 또는 상기 K 중 적어도 하나는, 상기 제 1 모델의 계산 비용 및 상기 제 2 모델의 계산 비용 사이의 차이에 기초하여 결정되는,
   방법.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 1 모델은, 트랜스포머(transformer)모델을 포함하는,
   방법.
   
10. 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 신경망 모델을 기초로 표적과 약물의 결합 정보를 예측하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    표적-약물 쌍을 상기 신경망 모델에 입력하는 단계;
    상기 입력된 표적-약물 쌍을 기초로 신경망 모델을 사용하여 상기 표적의 특질과 상기 약물의 특질을 추출하는 단계; 및
    상기 표적의 특질과 상기 약물의 특질을 기초로 신경망 모델을 사용하여 결합 정보를 예측하는 단계
    를 포함하되,
    상기 신경망 모델은,
    특정 표적 및 상기 특정 표적과 연관된 둘 이상의 약물들이 동일한 배치에 포함되는 방식으로 형성된, 복수의 배치들에 기초하여 사전 학습된 모델에 대응되는,
    방법.
    
11. 장치로서,
    적어도 하나의 프로세서; 및
    메모리;
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    복수의 표적-약물 쌍을 가지는 학습 데이터에 포함된 표적들 중 배치에 포함될 표적을 결정하고,
    상기 학습 데이터에 포함된 약물들 중, 상기 결정된 표적과 연관된 둘 이상의 약물들을 선택하며,
    상기 결정된 표적 및 상기 선택된 둘 이상의 약물들과 관련된, 둘 이상의 표적-약물 쌍들을 동일한 배치에 포함시키는,
    장치.
    
12. 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 신경망 모델 학습을 위한 배치를 추출하는 동작들을 수행하고, 상기 동작들은:
    복수의 표적-약물 쌍을 가지는 학습 데이터에 포함된 표적들 중 배치에 포함될 표적을 결정하는 동작,
    상기 학습 데이터에 포함된 약물들 중, 상기 결정된 표적과 연관된 둘 이상의 약물들을 선택하는 동작, 및
    상기 결정된 표적 및 상기 선택된 둘 이상의 약물들과 관련된, 둘 이상의 표적-약물 쌍들을 동일한 배치에 포함시키는 동작
    을 포함하는,
    컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
    

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