WO2024090848A1 - Data augmentation method associated with target protein - Google Patents

Data augmentation method associated with target protein Download PDF

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WO2024090848A1
WO2024090848A1 PCT/KR2023/015594 KR2023015594W WO2024090848A1 WO 2024090848 A1 WO2024090848 A1 WO 2024090848A1 KR 2023015594 W KR2023015594 W KR 2023015594W WO 2024090848 A1 WO2024090848 A1 WO 2024090848A1
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WO
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data
target protein
learning
protein
homologous
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PCT/KR2023/015594
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이대석
신봉근
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디어젠 주식회사
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    • G16B50/00ICT programming tools or database systems specially adapted for bioinformatics

Definitions

  • the present invention relates to a data augmentation method, and more specifically, to a learning data augmentation technology associated with a target protein.
  • the drug-target interaction (DTI) prediction problem is a problem of predicting the chemical affinity between a given drug molecule and a target protein in various ways.
  • the DTI problem is the problem of computationally predicting the chemical affinity between a given drug molecule and a target protein, measured in various ways, such as IC 50 , K i , K d or their modifications.
  • methods such as docking have been used in situations where the structure of the target is known, and in situations where this is not the case, the problem has been defined in various ways such as binary classification problems, regression problems, and bipartite graph inference problems. has been dealt with
  • various machine learning and deep learning algorithms have been used, such as KronRLS, SimBoost, DeepDTA, and Deargen's MT-DTI.
  • Republic of Korea Patent No. 10-2213670 (2021.02.02) discloses a method for predicting drug-target interaction.
  • the present disclosure provides data augmentation (Data Augmentation) associated with a target protein, which can expand (augment) data using homologous proteins to partially solve the problem arising from the lack of types of proteins that can be used as learning data.
  • Data Augmentation data augmentation
  • the purpose is to provide a method.
  • a method performed by a computing device for realizing the above-described problem is disclosed.
  • the method includes acquiring a target protein included in learning data and indicator information associated with the target protein; Identifying a homologous protein of the target protein; And it may include a step of augmenting the learning data by matching index information associated with the target protein and the homologous protein.
  • the indicator information associated with the target protein may include information about the affinity of the target protein for the drug.
  • the method may further include filtering the augmented learning data by considering the affinity information of the target protein for the drug and the affinity information for the drug of the homologous protein.
  • the filtering step may include affinity information for the drug of the target protein given from learning data or predicted by a deep learning model, and the drug affinity information predicted by the deep learning model, within the batch currently being learned. It may include comparing affinity information for the drug of the homologous protein.
  • the filtering step includes filtering data regarding homologous proteins that have an accuracy higher than a certain rank among the accuracy values of the homologous proteins in the batch, and the accuracy values are the deep learning It can be generated based on a comparison between the affinity information for the drug of the homologous proteins predicted by the model and the affinity information for the drug of the target protein given from learning data or predicted by the deep learning model. there is.
  • the filtering step may include performing filtering on the augmented learning data from the middle of the learning process of the deep learning model currently being trained.
  • the step of identifying a homologous protein of the target protein may further include performing multiple sequence alignment (MSA) on the target protein and a plurality of homologous proteins.
  • MSA multiple sequence alignment
  • performing the multiple sequence alignment may include performing a search for the target protein and a plurality of homologous proteins that satisfy a preset identity ratio.
  • a computer program stored in a computer-readable storage medium When the computer program is executed on one or more processors, it performs the following operations for data augmentation associated with a target protein, the operations being: a target protein included in learning data and an indicator associated with the target protein.
  • a computing device for realizing the above-described problem is disclosed.
  • the device includes at least one processor; and a memory, wherein the at least one processor acquires a target protein included in learning data and index information associated with the target protein, identifies a homologous protein of the target protein, and an index associated with the target protein. It may be configured to augment the learning data by matching information and the homologous protein.
  • the present disclosure can provide a data augmentation method associated with a target protein that can expand (augment) data using a homologous protein to partially solve problems arising from a lack of learning data.
  • FIG. 1 is a block diagram of a computing device for data augmentation associated with a target protein according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 2 is a diagram schematically showing a data augmentation method associated with a target protein according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 3 is a first experiment result showing the effect of a data augmentation method for predicting drug-target affinity according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 4 is a second experiment result showing the effect of the data augmentation method for predicting drug-target affinity according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 5 is a flowchart showing a data augmentation method associated with a target protein according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 6 is a conceptual diagram showing a neural network according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a block diagram of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.
  • a component may be, but is not limited to, a process running on a processor, a processor, an object, a thread of execution, a program, and/or a computer.
  • an application running on a computing device and the computing device can be a component.
  • One or more components may reside within a processor and/or thread of execution.
  • a component may be localized within one computer.
  • a component may be distributed between two or more computers. Additionally, these components can execute from various computer-readable media having various data structures stored thereon.
  • Components may transmit signals, for example, with one or more data packets (e.g., data and/or signals from one component interacting with other components in a local system, a distributed system, to other systems and over a network such as the Internet). Depending on the data being transmitted, they may communicate through local and/or remote processes.
  • data packets e.g., data and/or signals from one component interacting with other components in a local system, a distributed system, to other systems and over a network such as the Internet.
  • a network such as the Internet
  • the term “or” is intended to mean an inclusive “or” and not an exclusive “or.” That is, unless otherwise specified or clear from context, “X utilizes A or B” is intended to mean one of the natural implicit substitutions. That is, either X uses A; X uses B; Or, if X uses both A and B, “X uses A or B” can apply to either of these cases. Additionally, the term “and/or” as used herein should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the related listed items.
  • the term “at least one of A or B” should be interpreted to mean “a case containing only A,” “a case containing only B,” and “a case of combining A and B.”
  • network function artificial neural network, and neural network may be used interchangeably.
  • an “indicator” associated with a target protein is a concept representing various information related to the characteristics of the target protein. Indicators associated with these target proteins can represent a variety of information, including information about the properties of the target protein itself, information about the properties between the target protein and other substances, and information about substances closely related to the target protein. , can be expressed in a variety of ways, including index, scale, measured value, etc. As an example, an indicator associated with the target protein may include “affinity” between the target protein and the compound.
  • affinity is a concept representing various associations (e.g., binding potential, relevance, correlation, reactivity, interaction, etc.) between a biological target and a compound, and can be determined based on various indices, scales, or measurements. there is.
  • affinity is based on various indices, scales, or measurements such as binding affinity, half maximal inhibitory concentration (IC50), half maximal effective concentration (EC50), half activity concentration (AC50), etc. can be decided.
  • binding affinity which may be included in affinity in the present disclosure, may refer to the bonding strength between a plurality of reversibly bound molecules, which is a type of measure of the degree of reaction between a biological target and a compound. It is generally known that a compound with a higher binding affinity has a higher probability of binding specifically and selectively with respect to a biological target.
  • binding affinity may be the strength of the binding action of a protein or DNA and a drug or inhibitor. Additionally, binding affinity can be measured based on, for example, the equilibrium dissociation constant (K D ). At this time, the smaller the K D value, the higher the binding affinity of the drug or inhibitor to the biological target.
  • binding affinity can be affected by non-covalent intermolecular interactions between two molecules, such as hydrogen bonds, electrostatic interactions, and hydrophobicity.
  • binding affinity can be measured by measuring physical samples using experiments and measuring devices, but it can also be used by utilizing a database where the measured values are stored.
  • various methods can be used to measure binding affinity other than those based on the equilibrium dissociation constant (K D ), and the present disclosure encompasses various methods for measuring binding affinity.
  • affinity in the present disclosure may refer to the binding force, catalytic rate, substrate specificity, chemical selectivity, receptor agonism, or receptor antagonism that acts between a drug and a target substance.
  • the target substance may be a protein such as a receptor, and the drug may interact with the binding site of the target substance to act as a ligand that can form a stable complex between the drug and the target substance.
  • the complex may include coenzymes or cofactors such as metal ions in addition to the drug-target substance.
  • the ligand may be a small molecule that can non-covalently bind to a target biomolecule for pharmacological purposes, or may be a biomolecule such as a nucleotide polymer, peptide, or antibody.
  • a method of data augmentation for drug-target affinity prediction by the computing device according to the present disclosure will be described through FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 is a block diagram of a computing device for data augmentation associated with a target protein according to an embodiment of the present disclosure.
  • the configuration of the computing device 100 shown in FIG. 1 is only a simplified example.
  • the computing device 100 may include different components for performing the computing environment of the computing device 100, and only some of the disclosed components may configure the computing device 100.
  • the computing device 100 may include a processor 110, a memory 130, and a network unit 150.
  • the processor 110 may be composed of one or more cores, and may include a central processing unit (CPU), a general purpose graphics processing unit (GPGPU), and a tensor processing unit (TPU) of a computing device. unit) may include a processor for data analysis and deep learning.
  • the processor 110 may read a computer program stored in the memory 130 and perform data processing for machine learning according to an embodiment of the present disclosure. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 110 may perform an operation for learning a neural network.
  • the processor 110 is used for learning neural networks, such as processing input data for learning in deep learning (DL), extracting features from input data, calculating errors, and updating the weights of the neural network using backpropagation. Calculations can be performed.
  • DL deep learning
  • At least one of the CPU, GPGPU, and TPU of the processor 110 may process learning of the network function.
  • CPU and GPGPU can work together to process learning of network functions and data classification using network functions.
  • the processors of a plurality of computing devices can be used together to process learning of network functions and data classification using network functions.
  • a computer program executed in a computing device according to an embodiment of the present disclosure may be a CPU, GPGPU, or TPU executable program.
  • the data augmentation method associated with the target protein performed in the processor 110 may be understood as a type of weakly supervised learning.
  • Weakly supervised learning refers to using labels that are not accurate in any way when training a machine learning model. For example, there are cases where labels obtained through crowdsourcing are used.
  • the processor 110 augments the learning data by matching the affinity information of the “target protein” for a given drug to the “homologous protein” of the target protein (position of the homologous protein)
  • This augmentation of learning data can be understood as a type of weakly supervised learning (in the sense that the affinity information of another protein, which is relatively inaccurate, is matched instead of the protein's own exact affinity information).
  • the processor 110 may acquire the target protein included in the learning data and index information associated with the target protein, and identify a homologous protein of the target protein. Thereafter, the processor 110 may augment the learning data by matching index information associated with the target protein with the homologous protein.
  • the indicator information associated with the target protein may include information on the affinity of the target protein for the drug.
  • the processor 110 may augment the learning data by using any indicator that can be assumed to have similar values when the protein structures are similar.
  • the processor 110 uses homologous proteins to partially solve the problem that there are not many types of proteins that can be used as learning data. For example, if target protein A in the learning data has high affinity with drug X, protein B, which has a similar sequence pattern to target protein A, is also likely to have high affinity with drug X. This is because there is a high possibility that protein B also has a three-dimensional structure that binds to drug X that target protein A has. Therefore, the processor 110 can expand (augmentation) the data by including homologous proteins in the learning data set used when training a pre-trained deep learning model (eg, DTI deep learning model). Specifically, the processor 110 may perform learning assuming that if the affinity value of (A, X) is a, the affinity value of (B,
  • the processor can filter some of the data augmented using homologous proteins, and through this filtering operation (relatively high accuracy can be guaranteed) The performance of data augmentation can be further improved by preventing data that does not exist from being included in the learning data.
  • the memory 130 may store any type of information generated or determined by the processor 110 and any type of information received by the network unit 150.
  • the memory 130 is a flash memory type, hard disk type, multimedia card micro type, or card type memory (e.g. (e.g. SD or -Only Memory), and may include at least one type of storage medium among magnetic memory, magnetic disk, and optical disk.
  • the computing device 100 may operate in connection with web storage that performs a storage function of the memory 130 on the Internet.
  • the description of the memory described above is merely an example, and the present disclosure is not limited thereto.
  • the network unit 150 includes Public Switched Telephone Network (PSTN), x Digital Subscriber Line (xDSL), Rate Adaptive DSL (RADSL), Multi Rate DSL (MDSL), and VDSL (A variety of wired communication systems can be used, such as Very High Speed DSL), Universal Asymmetric DSL (UADSL), High Bit Rate DSL (HDSL), and Local Area Network (LAN).
  • PSTN Public Switched Telephone Network
  • xDSL Digital Subscriber Line
  • RADSL Rate Adaptive DSL
  • MDSL Multi Rate DSL
  • VDSL VDSL
  • wired communication systems such as Very High Speed DSL), Universal Asymmetric DSL (UADSL), High Bit Rate DSL (HDSL), and Local Area Network (LAN).
  • the network unit 150 presented in this specification includes Code Division Multi Access (CDMA), Time Division Multi Access (TDMA), Frequency Division Multi Access (FDMA), Orthogonal Frequency Division Multi Access (OFDMA), and SC-FDMA (A variety of wireless communication systems can be used, such as Single Carrier-FDMA) and other systems.
  • CDMA Code Division Multi Access
  • TDMA Time Division Multi Access
  • FDMA Frequency Division Multi Access
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multi Access
  • SC-FDMA A variety of wireless communication systems can be used, such as Single Carrier-FDMA and other systems.
  • the network unit 150 may be configured regardless of communication mode, such as wired or wireless, and may include a local area network (LAN), a personal area network (PAN), or a wide area network (WAN). It can be composed of various communication networks such as Wide Area Network. Additionally, the network may be the well-known World Wide Web (WWW), and may also use wireless transmission technology used for short-distance communication, such as Infrared Data Association (IrDA) or Bluetooth.
  • IrDA Infrared Data Association
  • Figure 2 is a diagram schematically showing a data augmentation method associated with a target protein according to an embodiment of the present disclosure.
  • the processor 110 may acquire a target protein included in learning data and indicator information associated with the target protein.
  • the indicator information associated with the target protein may include various indicators whose values can be assumed to be similar when the target protein structure and the protein structure are similar.
  • indicator information associated with a target protein may include information about the affinity of the target protein for a drug.
  • the processor 110 may identify a target protein and a homologous protein, and augment learning data by matching index information associated with the target protein with the homologous protein. That is, the processor 110 can augment the learning data by matching various index information associated with the target protein and homologous proteins of the target protein.
  • the target protein (A) and the drug (X) have known interactions (1) with each other.
  • the indicators associated with the target protein (A) and the target protein e.g., Affinity information (a)
  • the target protein (A) and the homologous protein (B) are proteins with similar (or similar) sequence patterns and have a homology (3) relationship with each other.
  • similar in the present disclosure may mean having a sequence identity greater than a preset ratio.
  • the protein (A) and the homologous protein (B) are proteins whose sequence pattern (or sequence pattern) has a sequence identity greater than a preset ratio and are homologous to each other.
  • the affinity values for the homologous protein (B) and the drug (X) are calculated using affinity information (a ), so the homologous protein (B) and the drug (X) have a potential interaction (2) relationship with each other.
  • the processor 110 may acquire the target protein (A) included in the learning data and the affinity information of the target protein for the drug (X).
  • Affinity information may include information about the binding force or force (strength) acting between the target protein (A) and the drug (X), and may include various types of information in addition to this information.
  • affinity information includes various types of information, including K D (equilibrium dissociation constant), K i , IC50 (half maximal inhibitory concentration), EC50 (half maximal effective concentration), AC50 (half activity concentration), etc. may include.
  • the processor 110 may identify a homologous protein (B) of the target protein (A). Additionally, the processor 110 may perform multiple sequence alignment (MSA) on the target protein and a plurality of homologous proteins. For example, the processor 110 may search a database for a protein homologous to the target protein (A) and perform multiple sequence alignment (MSA). Multiple sequence alignment has been used in approaches to protein structure prediction problems, such as methods using evolutionary correlations and template-based methods. In addition, this structure prediction method using homologous proteins has also been applied to the problem of drug-target interaction prediction. The processor 110 may use this multiple sequence alignment to identify a protein homologous to the target protein (A) among a plurality of proteins.
  • MSA multiple sequence alignment
  • the processor 110 may perform homologous structure search and multiple sequence alignment (MSA) using the HHBlits algorithm based on a hidden Markov model, but is not limited to this and may be previously developed or used. Algorithms developed in the future may be applied. Additionally, the processor 110 may perform a search for a target protein that satisfies a preset identity ratio and a plurality of homologous proteins. For example, the processor 110 may use the HHBlits algorithm for homologous protein search by setting the minimum match ratio to 70%. The processor 110 may determine a preset ratio by finding a balance between diversity and accuracy of data expansion. The preset ratio may be a number determined through the prediction performance of a pre-trained deep learning model. However, the preset ratio is only an example and is not limited thereto.
  • MSA homologous structure search and multiple sequence alignment
  • the processor 110 can augment (expand) the learning data by matching the affinity information of the target protein with the homologous protein.
  • the processor 110 can augment (expand) the learning data using homologous proteins to partially solve the problem that there are not many types of proteins that can be used as learning data. For example, if target protein A in the learning data has high affinity with drug X, protein B, which has a similar sequence pattern to target protein A, is also likely to have high affinity with drug X. This is because there is a high possibility that protein B also has a three-dimensional structure that binds to drug X that target protein A has.
  • the processor 110 can expand (augmentation) the data by including homologous proteins in the learning data set used when training a pre-trained deep learning model (eg, DTI deep learning model). For example, if the affinity value of (A, X) is a, the processor 110 may learn by assuming that the affinity value of (B,
  • the processor 110 may filter the augmented learning data by considering the affinity information of the target protein for the drug and the affinity information for the drug of the homologous protein.
  • the processor 110 may perform filtering to solve problems with previously augmented learning data.
  • a problem may arise in which the site where the target protein (A) binds to the drug (X) may be omitted or appear in a modified form in the homologous protein (B).
  • the affinity between the homologous protein (B) and the drug (X) will not be able to be estimated from the affinity between the target protein (A) and the drug (X). Therefore, it is necessary to properly filter the training data set expanded by the method described above rather than using it as is.
  • the processor 110 only predicts the affinity of the homologous protein (B) and drug (X) relatively close to the affinity a of the target protein (A) and drug (X) given in the data set by the deep learning model being learned.
  • B, X, a) can be used for learning.
  • the processor 110 determines “the affinity information for the drug of the target protein predicted by the deep learning model” and “homology predicted by the deep learning model” within the batch currently being learned. You can compare the “affinity information of proteins for drugs.” Alternatively, if the affinity information for the drug of the target protein is already included in the learning data, the processor 110 may select the target protein (in the learning data) within the currently being learned batch. You can also compare “drug affinity information” and “drug affinity information of homologous proteins predicted by a deep learning model.” Additionally, the processor 110 may filter data regarding homologous proteins that have an accuracy higher than a certain rank (eg, higher than the median value) among the accuracy values of the homologous proteins in the batch.
  • a certain rank eg, higher than the median value
  • the processor 110 can improve the accuracy of learning by filtering data about homologous proteins that have an accuracy higher than a certain rank.
  • accuracy figures can be generated based on a comparison between the affinity information for the drug of the homologous protein predicted by the deep learning model and the affinity information for the drug of the target protein predicted by the deep learning model.
  • the processor 110 may perform filtering on the augmented learning data, and may perform the filtering from the middle of the learning process of the deep learning model currently being trained.
  • the processor 110 does not perform a filtering operation from the start of learning for the deep learning model, but at some point after learning begins (that is, after learning has progressed to a certain extent). Filtering operations can be performed from any point in time.
  • the processor 110 does not perform a filtering operation on the augmented learning data from the start of learning to a preset epoch (e.g., until 850 epoch) during the learning process of the deep learning model currently being learned. It may not be possible, and the filtering operation may be performed after the preset epoch. Meanwhile, through this filtering operation, data that may reduce prediction accuracy can be removed from the augmented learning data, so the final learning performance of the deep learning model can be further improved.
  • a preset epoch e.g., until 850 epoch
  • Figure 3 is a first experiment result showing the effect of the data augmentation method for predicting drug-target affinity according to an embodiment of the present disclosure
  • Figure 4 is a result of the first experiment according to an embodiment of the present disclosure.
  • This is the second experiment result showing the effectiveness of the data augmentation method for predicting drug-target affinity.
  • Figures 3 and 4 show performance evaluation results performed on all performance measurement items (eg, MSE, CI, AUPR) based on different data sets.
  • MSE mean square error
  • CI Consistency Index
  • AUPR Absoluted Average Under Precision-Recall
  • the first curve is a learning curve of the MT-DIT (Molecule Transformer Drug Target Interaction) model in the existing KIBA data set.
  • the second curve is the learning curve of MT-DTI in the KIBA data set divided so that only new proteins appear during testing (hereinafter “new data set”).
  • the third curve (original MT-DTI) is an MT-DTI learning curve in a new dataset.
  • the third curve (original MT-DTI) is the same as the second curve (New split) in FIG. 3.
  • the fourth curve (MT-DTI with MSA) is a learning curve when additional multiple sequence alignment (MSA) information is used in a new dataset.
  • the fourth curve (MT-DTI with MSA) augments the learning data using a homologous protein in a data augmentation method for predicting drug-target affinity according to an embodiment of the present disclosure. This is the learning curve (before using filtering).
  • the fifth curve is a learning curve when multiple sequence alignment (MSA) information is additionally used in a new dataset and filtering is performed.
  • the fifth curve (MT-DTI with MSA filtered from 850 epochs) is a learning curve in which learning data is augmented using homologous proteins and additional filtering operations are applied, according to an embodiment of the present disclosure. For reference, filtering was applied starting from 850 epochs. Looking at the learning curve of the fifth curve (MT-DTI with MSA filtered from 850 epochs), it can be seen that it shows excellent performance in all performance measurement items (e.g., MSE, CI, AUPR).
  • the learning curve in Figure 4 is the average of five results obtained by learning using four different unions of five learning folds.
  • the existing KIBA data set e.g., data set related to binding affinity
  • learning is performed in the following three ways using the same deep learning model to determine the performance of the model learned in the test set. Can be compared using MSE, CI, AUPR, etc.
  • the three methods are: 1 a learning method from the existing KIBA data set, 2 a learning method applying element 1 (e.g., data set expansion using MSA), 3 element 1 (e.g., data set expansion using MSA), and element 2 ( For example, it may include a learning method applying filtering of an extended data set. At this time, a hold-out cross validation method may be used for verification, but is not limited to this.
  • the artificial intelligence model deep learning model
  • Figure 5 is a flowchart showing a data augmentation method associated with a target protein according to an embodiment of the present disclosure.
  • the data augmentation method associated with the target protein shown in FIG. 5 can be performed by the computing device 100 described above. Therefore, even if the content is omitted below, the information described with respect to the computing device 100 can be equally applied to the description of the data augmentation method associated with the target protein.
  • the computing device 100 may acquire the target protein included in the learning data and indicator information associated with the target protein (S110).
  • an indicator associated with a target protein may include various information that can be inferred that its value will be similar when the target protein and the protein structure are similar.
  • the indicator information associated with the target protein may include information on the affinity of the target protein for the drug.
  • the computing device 100 may identify a homologous protein of the target protein (S120).
  • the computing device 100 may perform multiple sequence alignment (MSA) on the target protein and a plurality of homologous proteins. Additionally, multiple sequence alignment can be performed by searching for a target protein that satisfies a preset identity ratio and a plurality of homologous proteins.
  • the computing device 100 can augment learning data by matching indicator information associated with the target protein and homologous proteins to each other (S130). That is, the computing device 100 can augment the data of the index by matching index information associated with the target protein with the homologous protein.
  • the computing device 100 may filter the augmented learning data by considering the drug affinity information of the target protein and the drug affinity information of the homologous protein.
  • the computing device 100 determines the affinity information for the drug of the target protein given from the learning data or predicted by the deep learning model and the homologous protein predicted by the deep learning model. Accuracy information can be calculated by comparing affinity information for drugs, and the calculated accuracy information can be used for filtering.
  • the computing device 100 may filter data regarding homologous proteins that have an accuracy higher than a certain rank among the accuracy values of homologous proteins in the batch. Additionally, the computing device 100 may perform filtering on augmented learning data from the middle of the learning process of the deep learning model currently being trained.
  • steps S110 to S130 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present disclosure. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.
  • the present disclosure utilizes a weakly supervised learning method based on data augmentation that corresponds the affinity information of the target protein for a given drug to the homologous protein for the target protein, but performs the filtering operation from the beginning. Rather, the learning performance of the neural network model for predicting drug-target affinity can be improved by performing a filtering operation on the augmented data from the stage after the middle of learning (eg, after 800 epochs).
  • the present disclosure discussed above can augment learning data and improve the learning performance of a neural network model without the need to compare or project the structures of homologous proteins. Accordingly, the present disclosure prevents excessive consumption of learning resources that may be caused in the process of analyzing the structures of homologous proteins, mutually projecting structures, or analyzing ghost structures, etc. in the process of augmenting learning data, while preventing excessive consumption of learning resources. Learning performance can be improved.
  • Figure 6 is a schematic diagram showing a network function according to an embodiment of the present disclosure.
  • a neural network can generally consist of a set of interconnected computational units, which can be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons.
  • a neural network consists of at least one node. Nodes (or neurons) that make up neural networks may be interconnected by one or more links.
  • one or more nodes connected through a link may form a relative input node and output node relationship.
  • the concepts of input node and output node are relative, and any node in an output node relationship with one node may be in an input node relationship with another node, and vice versa.
  • input node to output node relationships can be created around links.
  • One or more output nodes can be connected to one input node through a link, and vice versa.
  • the value of the data of the output node may be determined based on the data input to the input node.
  • the link connecting the input node and the output node may have a weight. Weights may be variable and may be varied by the user or algorithm in order for the neural network to perform the desired function. For example, when one or more input nodes are connected to one output node by respective links, the output node is set to the values input to the input nodes connected to the output node and the links corresponding to each input node. The output node value can be determined based on the weight.
  • one or more nodes are interconnected through one or more links to form an input node and output node relationship within the neural network.
  • the characteristics of the neural network may be determined according to the number of nodes and links within the neural network, the correlation between the nodes and links, and the value of the weight assigned to each link. For example, if the same number of nodes and links exist and two neural networks with different weight values of the links exist, the two neural networks may be recognized as different from each other.
  • a neural network may consist of a set of one or more nodes.
  • a subset of nodes that make up a neural network can form a layer.
  • Some of the nodes constituting the neural network may form one layer based on the distances from the first input node.
  • a set of nodes with a distance n from the initial input node may constitute n layers.
  • the distance from the initial input node can be defined by the minimum number of links that must be passed to reach the node from the initial input node.
  • this definition of a layer is arbitrary for explanation purposes, and the order of a layer within a neural network may be defined in a different way than described above.
  • a layer of nodes may be defined by distance from the final output node.
  • the initial input node may refer to one or more nodes in the neural network through which data is directly input without going through links in relationships with other nodes. Alternatively, in the relationship between nodes based on links within a neural network, it may refer to nodes that do not have other input nodes connected by links. Similarly, the final output node may refer to one or more nodes that do not have an output node in their relationship with other nodes among the nodes in the neural network. Additionally, hidden nodes may refer to nodes constituting a neural network other than the first input node and the last output node.
  • the neural network according to an embodiment of the present disclosure is a neural network in which the number of nodes in the input layer may be the same as the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases and then increases again as it progresses from the input layer to the hidden layer. You can.
  • the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be less than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases as it progresses from the input layer to the hidden layer. there is.
  • the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be greater than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes increases as it progresses from the input layer to the hidden layer. You can.
  • a neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network that is a combination of the above-described neural networks.
  • a deep neural network may refer to a neural network that includes multiple hidden layers in addition to the input layer and output layer. Deep neural networks allow you to identify latent structures in data. In other words, it is possible to identify the potential structure of a photo, text, video, voice, or music (e.g., what object is in the photo, what the content and emotion of the text are, what the content and emotion of the voice are, etc.) . Deep neural networks include convolutional neural networks (CNN), recurrent neural networks (RNN), auto encoders, generative adversarial networks (GAN), and restricted Boltzmann machines (RBM). machine), deep belief network (DBN), Q network, U network, Siamese network, Generative Adversarial Network (GAN), etc.
  • CNN convolutional neural networks
  • RNN recurrent neural networks
  • GAN generative adversarial networks
  • RBM restricted Boltzmann machines
  • DBN deep belief network
  • Q network Q network
  • U network Siamese network
  • the network function may include an autoencoder.
  • An autoencoder may be a type of artificial neural network to output output data similar to input data.
  • the autoencoder may include at least one hidden layer, and an odd number of hidden layers may be placed between input and output layers.
  • the number of nodes in each layer may be reduced from the number of nodes in the input layer to an intermediate layer called the bottleneck layer (encoding), and then expanded symmetrically and reduced from the bottleneck layer to the output layer (symmetrical to the input layer).
  • Autoencoders can perform nonlinear dimensionality reduction.
  • the number of input layers and output layers can be corresponded to the dimension after preprocessing of the input data.
  • the number of nodes in the hidden layer included in the encoder may have a structure that decreases as the distance from the input layer increases. If the number of nodes in the bottleneck layer (the layer with the fewest nodes located between the encoder and decoder) is too small, not enough information may be conveyed, so if it is higher than a certain number (e.g., more than half of the input layers, etc.) ) may be maintained.
  • a certain number e.g., more than half of the input layers, etc.
  • a neural network may be trained in at least one of supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, or reinforcement learning.
  • Learning of a neural network may be a process of applying knowledge for the neural network to perform a specific operation to the neural network.
  • Neural networks can be trained to minimize output errors.
  • neural network learning learning data is repeatedly input into the neural network, the output of the neural network and the error of the target for the learning data are calculated, and the error of the neural network is transferred from the output layer of the neural network to the input layer in the direction of reducing the error. This is the process of updating the weight of each node in the neural network through backpropagation.
  • learning data in which the correct answer is labeled for each learning data is used i.e., labeled learning data
  • unsupervised learning the correct answer may not be labeled in each learning data.
  • the training data may be data in which each training data is labeled with a category. Labeled training data is input to the neural network, and the error can be calculated by comparing the output (category) of the neural network with the label of the training data.
  • the error can be calculated by comparing the input training data with the neural network output. The calculated error is backpropagated in the reverse direction (i.e., from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node in each layer of the neural network can be updated according to backpropagation. The amount of change in the connection weight of each updated node may be determined according to the learning rate.
  • the neural network's calculation of input data and backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch).
  • the learning rate may be applied differently depending on the number of repetitions of the learning cycle of the neural network. For example, in the early stages of neural network training, a high learning rate can be used to increase efficiency by allowing the neural network to quickly achieve a certain level of performance, and in the later stages of training, a low learning rate can be used to increase accuracy.
  • the training data can generally be a subset of real data (i.e., the data to be processed using the learned neural network), and thus the error for the training data is reduced, but the error for the real data is reduced. There may be an incremental learning cycle.
  • Overfitting is a phenomenon in which errors in actual data increase due to excessive learning on training data. For example, a phenomenon in which a neural network that learned a cat by showing a yellow cat fails to recognize that it is a cat when it sees a non-yellow cat may be a type of overfitting. Overfitting can cause errors in machine learning algorithms to increase. To prevent such overfitting, various optimization methods can be used. To prevent overfitting, methods such as increasing the learning data, regularization, dropout to disable some of the network nodes during the learning process, and use of a batch normalization layer can be applied. You can.
  • a computer-readable medium storing a data structure is disclosed.
  • Data structure can refer to the organization, management, and storage of data to enable efficient access and modification of data.
  • Data structure can refer to the organization of data to solve a specific problem (e.g., retrieving data, storing data, or modifying data in the shortest possible time).
  • a data structure may be defined as a physical or logical relationship between data elements designed to support a specific data processing function.
  • Logical relationships between data elements may include connection relationships between user-defined data elements.
  • Physical relationships between data elements may include actual relationships between data elements that are physically stored in a computer-readable storage medium (e.g., a persistent storage device).
  • a data structure may specifically include a set of data, relationships between data, and functions or instructions applicable to the data. Effectively designed data structures allow computing devices to perform computations while minimizing the use of the computing device's resources. Specifically, computing devices can increase the efficiency of operations, reading, insertion, deletion, comparison, exchange, and search through effectively designed data structures.
  • Data structures can be divided into linear data structures and non-linear data structures depending on the type of data structure.
  • a linear data structure may be a structure in which only one piece of data is connected to another piece of data.
  • Linear data structures may include List, Stack, Queue, and Deque.
  • a list can refer to a set of data that has an internal order.
  • the list may include a linked list.
  • a linked list may be a data structure in which data is connected in such a way that each data is connected in a single line with a pointer. In a linked list, a pointer may contain connection information to the next or previous data.
  • a linked list can be expressed as a singly linked list, a doubly linked list, or a circularly linked list.
  • a stack may be a data listing structure that allows limited access to data.
  • a stack can be a linear data structure in which data can be processed (for example, inserted or deleted) at only one end of the data structure.
  • Data stored in the stack may have a data structure (LIFO-Last in First Out) where the later it enters, the sooner it comes out.
  • a queue is a data listing structure that allows limited access to data. Unlike the stack, it can be a data structure (FIFO-First in First Out) where data stored later is released later.
  • a deck can be a data structure that can process data at both ends of the data structure.
  • a non-linear data structure may be a structure in which multiple pieces of data are connected behind one piece of data.
  • Nonlinear data structures may include graph data structures.
  • a graph data structure can be defined by vertices and edges, and an edge can include a line connecting two different vertices.
  • Graph data structure may include a tree data structure.
  • a tree data structure may be a data structure in which there is only one path connecting two different vertices among a plurality of vertices included in the tree. In other words, it may be a data structure that does not form a loop in the graph data structure.
  • Data structures may include neural networks. And the data structure including the neural network may be stored in a computer-readable medium. Data structures including neural networks also include data preprocessed for processing by a 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 functions associated with each node or layer of the neural network, neural network It may include a loss function for learning.
  • a data structure containing a neural network may include any of the components disclosed above.
  • 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 functions associated with each node or layer of the neural network, neural network It may be composed of all or any combination of loss functions for learning.
  • a data structure containing a neural network may include any other information that determines the characteristics of the neural network.
  • the data structure may include all types of data used or generated in the computational process of a neural network and is not limited to the above.
  • Computer-readable media may include computer-readable recording media and/or computer-readable transmission media.
  • a neural network can generally consist of a set of interconnected computational units, which can be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons.
  • a neural network consists of at least one node.
  • the data structure may include data input to the neural network.
  • a data structure containing data input to a neural network may be stored in a computer-readable medium.
  • Data input to the neural network may include learning data input during the neural network learning process and/or input data input to the neural network on which training has been completed.
  • Data input to the neural network may include data that has undergone pre-processing and/or data subject to pre-processing.
  • Preprocessing may include a data processing process to input data into a neural network. Therefore, the data structure may include data subject to preprocessing and data generated by preprocessing.
  • the above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
  • the data structure may include the weights of the neural network. (In this specification, weights and parameters may be used with the same meaning.) And the data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer-readable medium.
  • a neural network may include multiple weights. Weights may be variable and may be varied by the user or algorithm in order for the neural network to perform the desired function. For example, when one or more input nodes are connected to one output node by respective links, the output node is set to the values input to the input nodes connected to the output node and the links corresponding to each input node. Based on the weight, the data value output from the output node can be determined.
  • the above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
  • the weights may include weights that are changed during the neural network learning process and/or weights for which neural network learning has been completed.
  • Weights that change during the neural network learning process may include weights that change at the start of the learning cycle and/or weights that change during the learning cycle.
  • the above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
  • the data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer-readable storage medium (e.g., memory, 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 a different computing device and later reorganized and used.
  • Computing devices can transmit and receive data over a network by serializing data structures.
  • Data structures containing the weights of a serialized neural network can be reconstructed on the same computing device or on a different computing device through deserialization.
  • the data structure including the weights of the neural network is not limited to serialization.
  • the data structure including the weights of the neural network is a data structure to increase computational efficiency while minimizing the use of computing device resources (e.g., in non-linear data structures, B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree) may be included.
  • computing device resources e.g., in non-linear data structures, B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree.
  • the data structure may include hyper-parameters of a neural network. And the data structure including the hyperparameters of the neural network can be stored in a computer-readable medium.
  • a hyperparameter may be a variable that can be changed by the user. Hyperparameters include, for example, learning rate, cost function, number of learning cycle repetitions, weight initialization (e.g., setting the range of weight values subject to weight initialization), Hidden Unit. It may include a number (e.g., number of hidden layers, number of nodes in hidden layers).
  • the above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
  • FIG. 7 is a brief, general conceptual diagram of an example computing environment in which embodiments of the present disclosure may be implemented.
  • program modules include routines, programs, components, data structures, etc. that perform specific tasks or implement specific abstract data types.
  • routines programs, components, data structures, etc. that perform specific tasks or implement specific abstract data types.
  • program modules include routines, programs, components, data structures, etc. that perform specific tasks or implement specific abstract data types.
  • the described embodiments of the disclosure can also be practiced in distributed computing environments where certain tasks are performed by remote processing devices that are linked through a communications network.
  • program modules may be located in both local and remote memory storage devices.
  • Computers typically include a variety of computer-readable media.
  • Computer-readable media can be any medium that can be accessed by a computer, and such computer-readable media includes volatile and non-volatile media, transitory and non-transitory media, removable and non-transitory media. Includes removable media.
  • Computer-readable media may include computer-readable storage media and computer-readable transmission media.
  • Computer-readable storage media refers to volatile and non-volatile media, transient and non-transitory media, removable and non-removable, 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, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk storage or other magnetic storage. This includes, but is not limited to, a device, or any other medium that can be accessed by a computer and used to store desired information.
  • a computer-readable transmission medium typically implements computer-readable instructions, data structures, program modules, or other data on a modulated data signal, such as a carrier wave or other transport mechanism. Includes all information delivery media.
  • modulated data signal refers to a signal in which one or more of the characteristics of the signal have been set or changed to encode information within the signal.
  • 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.
  • System bus 1108 couples system components, including but not limited to system memory 1106, to processing unit 1104.
  • Processing unit 1104 may be any of a variety of commercially available processors. Dual processors and other multiprocessor architectures may also be used as processing unit 1104.
  • System bus 1108 may be any of several types of bus structures that may further be interconnected to a memory bus, peripheral bus, and local bus using any of a variety of commercial bus architectures.
  • System memory 1106 includes read only memory (ROM) 1110 and random access memory (RAM) 1112.
  • the basic input/output system (BIOS) is stored in non-volatile memory 1110, such as ROM, EPROM, and EEPROM, and is a basic input/output system that helps transfer information between components within the computer 1102, such as during startup. Contains routines.
  • RAM 1112 may also include high-speed RAM, such as static RAM, for caching data.
  • Computer 1102 may also include an internal hard disk drive (HDD) 1114 (e.g., EIDE, SATA)—the internal hard disk drive 1114 may also be configured for external use within a suitable chassis (not shown).
  • HDD hard disk drive
  • FDD magnetic floppy disk drive
  • optical disk drive 1120 e.g., a CD-ROM for reading the disk 1122 or reading from or writing to other high-capacity optical media such as DVDs.
  • Hard disk drive 1114, magnetic disk drive 1116, and optical disk drive 1120 are connected to system bus 1108 by hard disk drive interface 1124, magnetic disk drive interface 1126, and optical drive interface 1128, respectively. ) can be connected to.
  • the interface 1124 for implementing an external drive includes at least one or both of Universal Serial Bus (USB) and IEEE 1394 interface technologies.
  • drives and their associated computer-readable media provide non-volatile storage of data, data structures, computer-executable instructions, and the like.
  • drive and media correspond to storing any data in a suitable digital format.
  • removable optical media such as HDDs, removable magnetic disks, and CDs or DVDs
  • removable optical media such as zip drives, magnetic cassettes, flash memory cards, cartridges, etc.
  • other types of computer-readable media, such as the like may also be used in the example operating environment and that any such media may contain computer-executable instructions for performing the methods of the present disclosure.
  • a number of program modules may be stored in the drive and RAM 1112, including an operating system 1130, one or more application programs 1132, other program modules 1134, and program data 1136. All or portions of the operating system, applications, modules and/or data may also be cached in RAM 1112. It will be appreciated that the present disclosure may be implemented on various commercially available operating systems or combinations of operating systems.
  • a user may enter commands and information into computer 1102 through one or more wired/wireless input devices, such as a keyboard 1138 and a pointing device such as mouse 1140.
  • Other input devices may include microphones, IR remote controls, joysticks, game pads, stylus pens, touch screens, etc.
  • input device interface 1142 which is often connected to the system bus 1108, but may also include a parallel port, an IEEE 1394 serial port, a game port, a USB port, an IR interface, It can be connected by other interfaces, etc.
  • a monitor 1144 or other type of display device is also connected to system bus 1108 through an interface, such as a video adapter 1146.
  • computers typically include other peripheral output devices (not shown) such as speakers, printers, etc.
  • Computer 1102 may operate in a networked environment using logical connections to one or more remote computers, such as remote computer(s) 1148, via wired and/or wireless communications.
  • Remote computer(s) 1148 may be a workstation, computing device computer, router, personal computer, portable computer, microprocessor-based entertainment device, peer device, or other conventional network node, and is generally connected to computer 1102.
  • the logical connections depicted include wired/wireless connections to a local area network (LAN) 1152 and/or a larger network, such as a wide area network (WAN) 1154.
  • LAN and WAN networking environments are common in offices and companies and facilitate enterprise-wide computer networks, such as intranets, all of which can be connected to a worldwide computer network, such as the Internet.
  • computer 1102 When used in a LAN networking environment, computer 1102 is connected to local network 1152 through wired and/or wireless communication network interfaces or adapters 1156. Adapter 1156 may facilitate wired or wireless communication to LAN 1152, which also includes a wireless access point installed thereon for communicating with wireless adapter 1156.
  • the computer 1102 When used in a WAN networking environment, the computer 1102 may include a modem 1158 or be connected to a communicating computing device on the WAN 1154 or to establish communications over the WAN 1154, such as via the Internet. Have other means. Modem 1158, which may be internal or external and a wired or wireless device, is coupled to system bus 1108 via serial port interface 1142.
  • program modules described for computer 1102, or portions thereof may be stored in remote memory/storage device 1150. It will be appreciated that the network connections shown are exemplary and that other means of establishing a communications link between computers may be used.
  • Computer 1102 may be associated with any wireless device or object deployed and operating in wireless communications, such as a printer, scanner, desktop and/or portable computer, portable data assistant (PDA), communications satellite, wirelessly detectable tag. Performs actions to communicate with any device or location and telephone. This includes at least Wi-Fi and Bluetooth wireless technologies. Accordingly, communication may be a predefined structure as in a conventional network or may simply be ad hoc communication between at least two devices.
  • wireless communications such as a printer, scanner, desktop and/or portable computer, portable data assistant (PDA), communications satellite, wirelessly detectable tag.
  • PDA portable data assistant
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • Wi-Fi is a wireless technology, like cell phones, that allows these devices, such as computers, to send and receive data indoors and outdoors, anywhere within the coverage area of a cell tower.
  • Wi-Fi networks use wireless 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 wireless bands, for example, at data rates of 11 Mbps (802.11a) or 54 Mbps (802.11b), or in products that include both bands (dual band). .
  • the various embodiments presented herein may be implemented as a method, apparatus, or article of manufacture using standard programming and/or engineering techniques.
  • article of manufacture includes a computer program, carrier, or media accessible from any computer-readable storage device.
  • computer-readable storage media include magnetic storage devices (e.g., hard disks, floppy disks, magnetic strips, etc.), optical disks (e.g., CDs, DVDs, etc.), smart cards, and flash. Includes, but is not limited to, memory devices (e.g., EEPROM, cards, sticks, key drives, etc.).
  • various storage media presented herein include one or more devices and/or other machine-readable media for storing information.

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Abstract

Disclosed according to an embodiment of the present disclosure is a computer program stored on a computer-readable storage medium. The method comprises the steps of: acquiring target proteins and index information associated with the target protein contained in training data; identifying homologous proteins of the target proteins; and augmenting the training data by correlating the index information associated with the target proteins and the homologous proteins.

Description

타깃 단백질과 연관된 데이터 증강 방법Data augmentation method associated with target protein
본 발명은 데이터 증강 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 타깃 단백질과 연관된 학습 데이터 증강 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a data augmentation method, and more specifically, to a learning data augmentation technology associated with a target protein.
약물-타깃 상호작용(Drug Target Interaction, 이하 DTI) 예측 문제는 주어진 약물 분자와 타깃 단백질의 화학적 친화도를 다양한 방식으로 예측하는 문제이다. 예를 들어, DTI 문제는, 주어진 약물 분자와 타깃 단백질 사이에서, IC50, Ki, Kd 또는 이것의 수정치 등 다양한 방식으로 측정되는 화학적 친화도를 계산적으로 예측하는 문제이다. 한편, 이러한 DTI 문제와 관련하여, 타깃의 구조를 알고 있는 상황에서는 도킹 등의 방법이 사용되어 왔으며, 그렇지 않은 상황에서는 이 문제가 이진 분류 문제, 회귀 문제, 이분 그래프 추론 문제 등 다양한 방식으로 정의되어 다루어져 왔다. 특히 회귀 문제의 관점에서는 KronRLS, SimBoost, DeepDTA 그리고 디어젠의 MT-DTI 등 다양한 머신러닝 및 딥러닝 알고리즘이 사용되어 왔다. The drug-target interaction (DTI) prediction problem is a problem of predicting the chemical affinity between a given drug molecule and a target protein in various ways. For example, the DTI problem is the problem of computationally predicting the chemical affinity between a given drug molecule and a target protein, measured in various ways, such as IC 50 , K i , K d or their modifications. Meanwhile, with regard to these DTI problems, methods such as docking have been used in situations where the structure of the target is known, and in situations where this is not the case, the problem has been defined in various ways such as binary classification problems, regression problems, and bipartite graph inference problems. has been dealt with In particular, from the perspective of regression problems, various machine learning and deep learning algorithms have been used, such as KronRLS, SimBoost, DeepDTA, and Deargen's MT-DTI.
DTI 문제를 딥러닝으로 접근할 때의 난점 중 하나는, 학습 데이터로 쓸 수 있는 단백질의 종류가 많지 않다는 것이다. 이에 대한 증거 하나는 KIBA, DAVIS 데이터셋에 등장하는 단백질의 종류가 각각 229개, 224개 밖에 되지 않는 다는 것이다. 또 다른 간접적인 증거는, 인체에서 약물의 주요 타깃이 되는 단백질의 범주의 GPCR과 protein kinase의 종류가 790여개, 500여개 밖에 존재하지 않는다는 것이다. 도 3을 참조하면, 이러한 문제점은 특히 이런 제한된 데이터를 통해 학습된 딥러닝 모델의 새로운 타깃으로의 일반화 능력이 상당히 제한적이라는 점에서 중요하다.One of the difficulties in approaching the DTI problem with deep learning is that there are not many types of proteins that can be used as learning data. One piece of evidence for this is that there are only 229 and 224 types of proteins that appear in the KIBA and DAVIS datasets, respectively. Another indirect evidence is that in the human body, there are only about 790 or 500 types of GPCRs and protein kinases, which are the protein categories that are the main targets of drugs. Referring to Figure 3, this problem is particularly important in that the generalization ability of deep learning models learned through such limited data to new targets is quite limited.
대한민국 등록특허 제10-2213670호(2021.02.02)는 약물-표적 상호 작용 예측을 위한 방법에 관하여 개시한다.Republic of Korea Patent No. 10-2213670 (2021.02.02) discloses a method for predicting drug-target interaction.
본 개시는, 학습 데이터로 사용할 수 있는 단백질의 종류의 부족으로 발생하는 문제를 부분적으로 해결하기 위해 상동 단백질을 활용하여 데이터를 확장(증강)할 수 있는, 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation) 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present disclosure provides data augmentation (Data Augmentation) associated with a target protein, which can expand (augment) data using homologous proteins to partially solve the problem arising from the lack of types of proteins that can be used as learning data. The purpose is to provide a method.
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.Meanwhile, the technical problem to be achieved by the present disclosure is not limited to the technical problems mentioned above, and may include various technical problems within the scope of what is apparent to those skilled in the art from the contents described below.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 학습 데이터에 포함된 타깃 단백질 및 상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보를 획득하는 단계; 상기 타깃 단백질의 상동(homologous) 단백질을 식별하는 단계; 및 상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보 및 상기 상동 단백질을 대응시켜서, 상기 학습 데이터를 증강시키는 단계를 포함할 수 있다. A method performed by a computing device according to an embodiment of the present disclosure for realizing the above-described problem is disclosed. The method includes acquiring a target protein included in learning data and indicator information associated with the target protein; Identifying a homologous protein of the target protein; And it may include a step of augmenting the learning data by matching index information associated with the target protein and the homologous protein.
대안적으로, 상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보는, 상기 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보를 포함할 수 있다. Alternatively, the indicator information associated with the target protein may include information about the affinity of the target protein for the drug.
대안적으로, 상기 방법은, 상기 증강시킨 학습 데이터를 상기 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보와 상기 상동 단백질의 약물에 대한 친화도 정보를 고려하여 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다. Alternatively, the method may further include filtering the augmented learning data by considering the affinity information of the target protein for the drug and the affinity information for the drug of the homologous protein.
대안적으로, 상기 필터링하는 단계는, 현재 학습 중인 배치(batch) 안에서, 학습 데이터로부터 주어지거나 딥러닝 모델에 의해 예측되는 상기 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보와 상기 딥러닝 모델에 의해 예측되는 상기 상동 단백질의 약물에 대한 친화도 정보를 비교하는 단계를 포함할 수 있다. Alternatively, the filtering step may include affinity information for the drug of the target protein given from learning data or predicted by a deep learning model, and the drug affinity information predicted by the deep learning model, within the batch currently being learned. It may include comparing affinity information for the drug of the homologous protein.
대안적으로, 상기 필터링하는 단계는, 상기 배치 안의 상동 단백질들이 가지고 있는 정확도 수치들 중 특정 순위 이상의 정확도를 가지고 있는 상동 단백질에 관한 데이터를 필터링하는 단계를 포함하고, 상기 정확도 수치들은, 상기 딥러닝 모델에 의해 예측되는 상기 상동 단백질들의 약물에 대한 친화도 정보들, 및 학습 데이터로부터 주어지거나 상기 딥러닝 모델에 의해 예측되는 상기 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보 사이의 비교에 기초하여 생성될 수 있다. Alternatively, the filtering step includes filtering data regarding homologous proteins that have an accuracy higher than a certain rank among the accuracy values of the homologous proteins in the batch, and the accuracy values are the deep learning It can be generated based on a comparison between the affinity information for the drug of the homologous proteins predicted by the model and the affinity information for the drug of the target protein given from learning data or predicted by the deep learning model. there is.
대안적으로, 상기 필터링하는 단계는, 현재 학습 중인 딥러닝 모델의 학습 과정의 중간부터 상기 증강시킨 학습 데이터에 대하여 필터링을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. Alternatively, the filtering step may include performing filtering on the augmented learning data from the middle of the learning process of the deep learning model currently being trained.
대안적으로, 상기 타깃 단백질의 상동 단백질을 식별하는 단계는, 상기 타깃 단백질과 복수의 상동 단백질에 대하여 다중서열정렬(MSA, Multiple Sequence alignment)을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. Alternatively, the step of identifying a homologous protein of the target protein may further include performing multiple sequence alignment (MSA) on the target protein and a plurality of homologous proteins.
대안적으로, 상기 다중서열정렬을 수행하는 단계는, 미리 설정된 일치도 비율을 만족하는 상기 타깃 단백질과 복수의 상동 단백질에 대하여 검색을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. Alternatively, performing the multiple sequence alignment may include performing a search for the target protein and a plurality of homologous proteins that satisfy a preset identity ratio.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 개시된다. 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation)을 위한 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은: 학습 데이터에 포함된 타깃 단백질 및 상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보를 획득하는 동작; 상기 타깃 단백질의 상동(homologous) 단백질을 식별하는 동작; 및 상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보 및 상기 상동 단백질을 대응시켜서, 상기 학습 데이터를 증강시키는 동작을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure for realizing the above-described object, a computer program stored in a computer-readable storage medium is disclosed. When the computer program is executed on one or more processors, it performs the following operations for data augmentation associated with a target protein, the operations being: a target protein included in learning data and an indicator associated with the target protein. The act of obtaining information; Identifying a homologous protein of the target protein; And it may include an operation of augmenting the learning data by matching index information associated with the target protein with the homologous protein.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 개시된다. 상기 장치는, 적어도 하나의 프로세서; 및 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 학습 데이터에 포함된 타깃 단백질 및 상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보를 획득하고 상기 타깃 단백질의 상동(homologous) 단백질을 식별하고 그리고 상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보 및 상기 상동 단백질을 대응시켜서, 상기 학습 데이터를 증강시키도록 구성될 수 있다. A computing device according to an embodiment of the present disclosure for realizing the above-described problem is disclosed. The device includes at least one processor; and a memory, wherein the at least one processor acquires a target protein included in learning data and index information associated with the target protein, identifies a homologous protein of the target protein, and an index associated with the target protein. It may be configured to augment the learning data by matching information and the homologous protein.
본 개시는, 학습 데이터 부족으로 발생하는 문제를 부분적으로 해결하기 위해 상동 단백질을 활용하여 데이터를 확장(증강)할 수 있는, 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation) 방법을 제공할 수 있다.The present disclosure can provide a data augmentation method associated with a target protein that can expand (augment) data using a homologous protein to partially solve problems arising from a lack of learning data.
한편, 본 개시의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.Meanwhile, the effects of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and various effects may be included within the range apparent to those skilled in the art from the contents described below.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation)하기 위한 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a computing device for data augmentation associated with a target protein according to an embodiment of the present disclosure.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation) 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram schematically showing a data augmentation method associated with a target protein according to an embodiment of the present disclosure.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 약물-타깃(target) 친화도 예측을 위한 데이터 증강(Data Augmentation)방법의 효과를 보여주는 제 1 실험 결과이다.Figure 3 is a first experiment result showing the effect of a data augmentation method for predicting drug-target affinity according to an embodiment of the present disclosure.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 약물-타깃(target) 친화도 예측을 위한 데이터 증강(Data Augmentation)방법의 효과를 보여주는 제 2 실험 결과이다.Figure 4 is a second experiment result showing the effect of the data augmentation method for predicting drug-target affinity according to an embodiment of the present disclosure.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation)방법을 나타낸 순서도이다. Figure 5 is a flowchart showing a data augmentation method associated with a target protein according to an embodiment of the present disclosure.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 신경망을 나타낸 개념도이다.Figure 6 is a conceptual diagram showing a neural network according to an embodiment of the present disclosure.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.7 is a block diagram of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.
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.Various embodiments are now described with reference to the drawings. In this specification, various descriptions are presented to provide an understanding of the disclosure. However, it is clear that these embodiments may be practiced without these specific descriptions.
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.As used herein, the terms “component,” “module,” “system,” and the like refer to a computer-related entity, hardware, firmware, software, a combination of software and hardware, or an implementation of software. For example, a component may be, but is not limited to, a process running on a processor, a processor, an object, a thread of execution, a program, and/or a computer. For example, both an application running on a computing device and the computing device can be a component. One or more components may reside within a processor and/or thread of execution. A component may be localized within one computer. A component may be distributed between two or more computers. Additionally, these components can execute from various computer-readable media having various data structures stored thereon. Components may transmit signals, for example, with one or more data packets (e.g., data and/or signals from one component interacting with other components in a local system, a distributed system, to other systems and over a network such as the Internet). Depending on the data being transmitted, they may communicate through 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 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Additionally, the term “or” is intended to mean an inclusive “or” and not an exclusive “or.” That is, unless otherwise specified or clear from context, “X utilizes A or B” is intended to mean one of the natural implicit substitutions. That is, either X uses A; X uses B; Or, if X uses both A and B, “X uses A or B” can apply to either of these cases. Additionally, the term “and/or” as used herein should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the related listed 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 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Additionally, the terms “comprise” and/or “comprising” should be understood to mean that the corresponding feature and/or element is present. However, the terms “comprise” and/or “comprising” should be understood as not excluding the presence or addition of one or more other features, elements and/or groups thereof. Additionally, unless otherwise specified or the context is clear to indicate a singular form, the singular terms herein and in the 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. And, the term “at least one of A or B” should be interpreted to mean “a case containing only A,” “a case containing only B,” and “a case of combining A and B.”
당업자들은 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 달려있다. 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.Those skilled in the art will additionally recognize that the various illustrative logical blocks, components, modules, circuits, means, logic, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented using electronic hardware, computer software, or a combination of both. It must be recognized that it can be implemented with 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 software will depend on the specific application and design constraints imposed on the overall system. A skilled technician can implement the described functionality in a variety of ways for each specific application. However, such implementation decisions should not be construed as causing a departure from the scope of the present disclosure.
제시된 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 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 발명은 여기에 제시된 실시예 들로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the presented embodiments is provided to enable anyone skilled in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art. The general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the disclosure. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments presented herein. The present invention is to be interpreted in the broadest scope consistent with the principles and novel features presented herein.
본 개시에서 네트워크 함수와 인공 신경망 및 뉴럴 네트워크(neural network)는 상호교환 가능하게 사용될 수 있다. In this disclosure, network function, artificial neural network, and neural network may be used interchangeably.
본 개시에서 타깃 단백질과 연관된 "지표(indicator)"는, 타깃 단백질의 특성과 관련된 다양한 정보를 나타내는 개념이다. 이러한 타깃 단백질과 연관된 지표는, 타깃 단백질 자체의 특성에 관한 정보, 타깃 단백질과 다른 물질 사이의 특성에 관한 정보, 타깃 단백질과 밀접한 관련성이 있는 물질에 관한 정보 등을 포함하는 다양한 정보를 나타낼 수 있으며, 지수(index), 척도(scale), 측정치(measured value) 등을 포함하는 다양한 방식으로 표현될 수 있다. 일 예로서, 상기 타깃 단백질과 연관된 지표는, 상기 타깃 단백질과 화합물 사이의 "친화도(affinity)"를 포함할 수 있다. In the present disclosure, an “indicator” associated with a target protein is a concept representing various information related to the characteristics of the target protein. Indicators associated with these target proteins can represent a variety of information, including information about the properties of the target protein itself, information about the properties between the target protein and other substances, and information about substances closely related to the target protein. , can be expressed in a variety of ways, including index, scale, measured value, etc. As an example, an indicator associated with the target protein may include “affinity” between the target protein and the compound.
또한, 본 개시에서 "친화도"는 생물학적 목표물과 화합물 간의 다양한 연관성(예컨대, 결합 가능성, 관련성, 상관성, 반응성, 상호작용 등)을 나타내는 개념이며, 다양한 지수, 척도, 또는 측정치에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 친화도는, 결합 친화도(binding affinity), IC50(half maximal inhibitory concentration), EC50(half maximal effective concentration), AC50(half activity concentration) 등의 다양한 지수, 척도, 또는 측정치에 기초하여 결정될 수 있다. Additionally, in the present disclosure, “affinity” is a concept representing various associations (e.g., binding potential, relevance, correlation, reactivity, interaction, etc.) between a biological target and a compound, and can be determined based on various indices, scales, or measurements. there is. For example, affinity is based on various indices, scales, or measurements such as binding affinity, half maximal inhibitory concentration (IC50), half maximal effective concentration (EC50), half activity concentration (AC50), etc. can be decided.
또한, 본 개시에서 친화도에 포함될 수 있는 결합 친화도(binding affinity)는 생물학적 목표물과 화합물간의 반응정도 척도의 일종인, 가역적으로 결합하는 복수개의 분자간의 결합 강도를 의미할 수 있다. 일반적으로 결합 친화도가 높은 화합물일수록 생물학적 목표물과 관련하여 특이적이고 선택적으로 결합할 확률이 높다고 알려져 있다. 또한, 결합 친화도는 단백질 또는 DNA와 약물 또는 억제제의 결합 작용의 강도일 수 있다. 또한, 결합 친화도는, 예를 들어, 평형 해리 상수(KD)를 기초로 측정될 수 있다. 이때, 상기 KD 값이 작을수록 생물학적 목표물에 대한 약물 혹은 억제제의 결합 친화도가 높다고 표현되고, 반대로 KD 값이 클수록 생물학적 목표물에 대한 약물 혹은 억제제의 결합 친화도가 낮다고 표현될 수 있다. 또한, 결합 친화도는 수소 결합, 정전기 상호작용 및 소수성 등 두 분자 사이의 비공유 결합한 분자간 상호작용에 의해 영향을 받을 수 있다. 또한, 결합 친화도는 물리적인 샘플을 실험 및 측정 기기를 통해 측정하여 사용할 수도 있지만, 측정된 값이 저장된 데이터베이스를 활용하여 사용될 수 있다. 한편, 결합 친화도를 측정하는 방식은, 평형 해리 상수(KD)에 기초하는 방식 이외에도 다양한 방식이 활용될 수 있으며, 본 개시는 결합 친화를 측정하는 다양한 방식을 포괄한다.In addition, binding affinity, which may be included in affinity in the present disclosure, may refer to the bonding strength between a plurality of reversibly bound molecules, which is a type of measure of the degree of reaction between a biological target and a compound. It is generally known that a compound with a higher binding affinity has a higher probability of binding specifically and selectively with respect to a biological target. Additionally, binding affinity may be the strength of the binding action of a protein or DNA and a drug or inhibitor. Additionally, binding affinity can be measured based on, for example, the equilibrium dissociation constant (K D ). At this time, the smaller the K D value, the higher the binding affinity of the drug or inhibitor to the biological target. Conversely, the larger the K D value, the lower the binding affinity of the drug or inhibitor to the biological target. Additionally, binding affinity can be affected by non-covalent intermolecular interactions between two molecules, such as hydrogen bonds, electrostatic interactions, and hydrophobicity. In addition, binding affinity can be measured by measuring physical samples using experiments and measuring devices, but it can also be used by utilizing a database where the measured values are stored. Meanwhile, various methods can be used to measure binding affinity other than those based on the equilibrium dissociation constant (K D ), and the present disclosure encompasses various methods for measuring binding affinity.
한편, 좀 더 구체적인 예시로서, 본 개시에서의 "친화도"는 약물과 타깃 물질 간에 작용하는 결합력, 촉매 속도, 기질 특이성, 화학 선택성, 수용체 효능 작용 또는 수용체 길항 작용 등을 나타낼 수 있다. 또한, 여기서 상기 타깃 물질은 수용체(receptor)와 같은 단백질일 수 있고, 상기 약물은 상기 타깃 물질의 결합 부위와 상호작용하여 약물-타깃 물질 간 안정적인 복합체를 형성할 수 있는 리간드로 작용할 수 있고, 상기 복합체는 약물-타깃 물질 외에도 금속 이온 등과 같은 조효소 내지 보조 인자들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 리간드는 약리학적 목적으로 표적 생체분자와 비공유적으로 결합할 수 있는 소분자(small molecule)일 수 있고, 뉴클레오타이드 중합체, 펩타이드, 항체 등과 같은 생체 분자일 수도 있다. 이하, 도 1 내지 도 7을 통해 본 개시에 따른 컴퓨팅 장치가 약물-타깃(target) 친화도 예측을 위한 데이터 증강(Data Augmentation)하는 방법에 대해 설명한다.Meanwhile, as a more specific example, “affinity” in the present disclosure may refer to the binding force, catalytic rate, substrate specificity, chemical selectivity, receptor agonism, or receptor antagonism that acts between a drug and a target substance. In addition, here, the target substance may be a protein such as a receptor, and the drug may interact with the binding site of the target substance to act as a ligand that can form a stable complex between the drug and the target substance. The complex may include coenzymes or cofactors such as metal ions in addition to the drug-target substance. Additionally, the ligand may be a small molecule that can non-covalently bind to a target biomolecule for pharmacological purposes, or may be a biomolecule such as a nucleotide polymer, peptide, or antibody. Hereinafter, a method of data augmentation for drug-target affinity prediction by the computing device according to the present disclosure will be described through FIGS. 1 to 7.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation)을 위한 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a computing device for data augmentation associated with a target protein according to an embodiment of the present disclosure.
도 1에 도시된 컴퓨팅 장치(100)의 구성은 간략화하여 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 computing device 100 shown in FIG. 1 is only a simplified example. In one embodiment of the present disclosure, the computing device 100 may include different components for performing the computing environment of the computing device 100, and only some of the disclosed components may configure the computing device 100.
컴퓨팅 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(130), 네트워크부(150)를 포함할 수 있다.The computing device 100 may include a processor 110, a memory 130, and a network unit 150.
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.The processor 110 may be composed of one or more cores, and may include a central processing unit (CPU), a general purpose graphics processing unit (GPGPU), and a tensor processing unit (TPU) of a computing device. unit) may include a processor for data analysis and deep learning. The processor 110 may read a computer program stored in the memory 130 and perform data processing for machine learning according to an embodiment of the present disclosure. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 110 may perform an operation for learning a neural network. The processor 110 is used for learning neural networks, such as processing input data for learning in deep learning (DL), extracting features from input data, calculating errors, and updating the weights of the neural network using backpropagation. Calculations can be performed. At least one of the CPU, GPGPU, and TPU of the processor 110 may process learning of the network function. For example, CPU and GPGPU can work together to process learning of network functions and data classification using network functions. Additionally, in one embodiment of the present disclosure, the processors of a plurality of computing devices can be used together to process learning of network functions and data classification using network functions. Additionally, a computer program executed in a computing device according to an embodiment of the present disclosure may be a CPU, GPGPU, or TPU executable program.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)에서 수행되는 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation) 방법은 약지도 학습(weakly supervised learning)의 일종으로 이해될 수 있다. 약지도 학습이란, 기계학습 모델을 학습시킬 때 어떤 의미로든 정확하지 않은 라벨을 활용하는 것이다. 일 예로, 크라우드 소싱을 통해 얻은 라벨을 사용하는 사례 등이 존재한다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는, 주어진 약물에 대한 "타깃 단백질"의 친화도 정보를 상기 타깃 단백질의 "상동 단백질"에 대응시켜서 학습 데이터를 증강시키므로, (상동 단백질의 입장에서 자신의 정확한 친화도 정보가 아니라 상대적으로 정확하지 않은 다른 단백질의 친화도 정보가 대신 매칭되는 관점에서) 이러한 학습 데이터의 증강은 약지도 학습의 일종으로 이해될 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the data augmentation method associated with the target protein performed in the processor 110 may be understood as a type of weakly supervised learning. Weakly supervised learning refers to using labels that are not accurate in any way when training a machine learning model. For example, there are cases where labels obtained through crowdsourcing are used. According to one embodiment of the present disclosure, the processor 110 augments the learning data by matching the affinity information of the “target protein” for a given drug to the “homologous protein” of the target protein (position of the homologous protein) This augmentation of learning data can be understood as a type of weakly supervised learning (in the sense that the affinity information of another protein, which is relatively inaccurate, is matched instead of the protein's own exact affinity information).
또한, 프로세서(110)는 학습 데이터에 포함된 타깃 단백질 및 타깃 단백질과 연관된 지표 정보를 획득하고, 상기 타깃 단백질의 상동(homologous) 단백질을 식별할 수 있다. 이후, 프로세서(110)는 타깃 단백질과 연관된 지표 정보 및 상기 상동 단백질을 서로 대응시켜서, 학습 데이터를 증강시킬 수 있다. 이때, 타깃 단백질과 연관된 지표 정보는, 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보를 포함할 수 있다. 참고로, 프로세서(110)는 단백질 구조가 유사할 때 해당 값도 유사할 것이라고 추측될 수 있는 어떠한 지표라도 활용하여 학습 데이터를 증강시킬 수 있다. Additionally, the processor 110 may acquire the target protein included in the learning data and index information associated with the target protein, and identify a homologous protein of the target protein. Thereafter, the processor 110 may augment the learning data by matching index information associated with the target protein with the homologous protein. At this time, the indicator information associated with the target protein may include information on the affinity of the target protein for the drug. For reference, the processor 110 may augment the learning data by using any indicator that can be assumed to have similar values when the protein structures are similar.
한편, 프로세서(110)는 학습 데이터로 쓸 수 있는 단백질의 종류가 많지 않다는 문제를 부분적으로 해결하기 위해 상동 단백질을 이용한다. 일예로, 학습 데이터에 있는 타깃 단백질 A가 약물 X와 친화도가 높다면, 타깃 단백질 A와 시퀀스 패턴(서열 패턴)이 비슷한 단백질 B도 약물 X와 친화도가 높을 가능성이 크다. 타깃 단백질 A가 가지고 있는 약물 X와 결합하는 입체 구조를 단백질 B 역시 가지고 있을 가능성이 크기 때문이다. 그러므로 프로세서(110)는 사전 학습된 딥러닝 모델(예컨대, DTI 딥러닝 모델)을 학습시킬 때 사용되는 학습 데이터 셋에 상동 단백질을 포함하여 데이터를 확장(증강, Augmentation)할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(110)는 (A, X)의 친화도 값이 a라면, (B,X)의 친화도 값도 a라고 상정하고 학습을 할 수 있다.Meanwhile, the processor 110 uses homologous proteins to partially solve the problem that there are not many types of proteins that can be used as learning data. For example, if target protein A in the learning data has high affinity with drug X, protein B, which has a similar sequence pattern to target protein A, is also likely to have high affinity with drug X. This is because there is a high possibility that protein B also has a three-dimensional structure that binds to drug X that target protein A has. Therefore, the processor 110 can expand (augmentation) the data by including homologous proteins in the learning data set used when training a pre-trained deep learning model (eg, DTI deep learning model). Specifically, the processor 110 may perform learning assuming that if the affinity value of (A, X) is a, the affinity value of (B,
추가로, 상동 단백질을 활용하여 데이터를 확장하는 것과 관련하여, 타깃 단백질 A가 약물 X와 결합하는 부위가 상동 단백질 B에서는 생략되거나 변형된 형태로 나타날 수 있는 문제점이 발생할 수도 있다. 그럴 경우, 상동 단백질 B와 약물 X의 지표(예컨대, 친화도)는 타깃 단백질 A와 약물 X의 지표(예컨대, 친화도)를 통해 어림잡을 수 없게 될 것이다. 따라서, 앞서 설명된 방법으로 확장(증강, Augmentation)한 학습 데이터 셋을 그대로 사용하는 것이 아니라 적절히 필터링하는 것이 필요하다. 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서는, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 상동 단백질을 활용하여 증강되는 데이터들 중 일부를 필터링할 수 있으며, 이러한 필터링 동작을 통해, (상대적으로 높은 정확성을 담보할 수 없는) 데이터들이 학습 데이터에 포함되는 것을 방지하여 데이터 증강의 성능을 추가로 개선할 수 있다.Additionally, in relation to expanding data using homologous proteins, a problem may arise where the site where target protein A binds to drug X may be omitted or appear in a modified form in homologous protein B. In that case, the index (e.g., affinity) of the homologous protein B and drug Therefore, it is necessary to properly filter the training data set expanded by the method described above rather than using it as is. In order to solve this problem, the processor according to an embodiment of the present disclosure can filter some of the data augmented using homologous proteins, and through this filtering operation (relatively high accuracy can be guaranteed) The performance of data augmentation can be further improved by preventing data that does not exist from being included in the learning data.
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 memory 130 may store any type of information generated or determined by the processor 110 and any type of information received by the network unit 150.
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 memory 130 is a flash memory type, hard disk type, multimedia card micro type, or card type memory (e.g. (e.g. SD or -Only Memory), and may include at least one type of storage medium among magnetic memory, magnetic disk, and optical disk. The computing device 100 may operate in connection with web storage that performs a storage function of the memory 130 on the Internet. The description of the memory described above is merely an example, and the present disclosure is not limited thereto.
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 network unit 150 according to an embodiment of the present disclosure includes Public Switched Telephone Network (PSTN), x Digital Subscriber Line (xDSL), Rate Adaptive DSL (RADSL), Multi Rate DSL (MDSL), and VDSL ( A variety of wired communication systems can be used, such as Very High Speed DSL), Universal Asymmetric DSL (UADSL), High Bit Rate DSL (HDSL), and Local Area Network (LAN).
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. In addition, the network unit 150 presented in this specification includes Code Division Multi Access (CDMA), Time Division Multi Access (TDMA), Frequency Division Multi Access (FDMA), Orthogonal Frequency Division Multi Access (OFDMA), and SC-FDMA ( A variety of wireless communication systems can be used, such as Single Carrier-FDMA) and other systems.
본 개시에서 네트워크부(150)는 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 단거리 통신망(LAN: Local Area Network), 개인 통신망(PAN: Personal Area Network), 광역 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.In the present disclosure, the network unit 150 may be configured regardless of communication mode, such as wired or wireless, and may include a local area network (LAN), a personal area network (PAN), or a wide area network (WAN). It can be composed of various communication networks such as Wide Area Network. Additionally, the network may be the well-known World Wide Web (WWW), and may also use wireless transmission technology used for short-distance communication, such as Infrared Data Association (IrDA) or Bluetooth.
본 명세서에서 설명된 기술들은 위에서 언급된 네트워크들뿐만 아니라, 다른 네트워크들에서도 사용될 수 있다.The techniques described herein can be used in the networks mentioned above, as well as other networks.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation) 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram schematically showing a data augmentation method associated with a target protein according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는 학습 데이터에 포함된 타깃 단백질 및 타깃 단백질과 연관된 지표 정보를 획득할 수 있다. 이때, 타깃 단백질과 연관된 지표 정보는, 타깃 단백질 구조와 단백질 구조가 유사할 때 해당 값도 유사할 것이라고 추측될 수 있는 다양한 지표를 포함할 수 있다. 일 예로, 타깃 단백질과 연관된 지표 정보는, 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 타깃 단백질과 상동(homologous) 단백질을 식별하고, 타깃 단백질과 연관된 지표 정보 및 상동 단백질을 서로 대응시켜 학습 데이터를 증강할 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 타깃 단백질과 연관된 다양한 지표 정보, 및 타깃 단백질의 상동 단백질을 서로 대응시켜서 학습 데이터를 증강시킬 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the processor 110 may acquire a target protein included in learning data and indicator information associated with the target protein. At this time, the indicator information associated with the target protein may include various indicators whose values can be assumed to be similar when the target protein structure and the protein structure are similar. As an example, indicator information associated with a target protein may include information about the affinity of the target protein for a drug. Additionally, the processor 110 may identify a target protein and a homologous protein, and augment learning data by matching index information associated with the target protein with the homologous protein. That is, the processor 110 can augment the learning data by matching various index information associated with the target protein and homologous proteins of the target protein.
예시적으로, 도 2를 참조하면, 타깃 단백질(A)과 약물(X)은 서로 알려진 상호작용(known interactions, ①) 관계이다. 참고로, 타깃 단백질(A)과 약물(X)이 서로 알려진 상호작용(known interactions, ①) 관계이므로, 타깃 단백질(A) 및 타깃 단백질과 연관된 지표(예컨대, 타깃 단백질의 약물(X)에 대한 친화도 정보(a))는 기존에 알고 있는 정보이다. 또한, 타깃 단백질(A)과 상동 단백질(B)은 시퀀스 패턴(또는 서열 패턴)이 비슷한(유사한) 단백질로 서로 상동(homology, ③) 관계이다. 참고로, 본 개시에서의 "비슷한(유사한)"은 미리 설정된 비율 이상의 서열 일치도를 가지는 것을 의미할 수 있다. 달리 말해, 단백질(A)과 상동 단백질(B)은 시퀀스 패턴(또는 서열 패턴)이 미리 설정된 비율 이상의 서열 일치도를 가지는 단백질로 서로 상동 관계이다. 또한, 타깃 단백질(A)과 상동 단백질(B)이 시퀀스 패턴(서열 패턴)이 비슷한(유사한) 단백질이기 때문에, 상동 단백질(B)과 약물(X)에 대한 친화도 값을 친화도 정보(a)로 상정(가정)할 수 있으므로, 상동 단백질(B)과 약물(X)은 서로 가능성이 있는 상호작용(potential interaction, ②) 관계이다.For example, referring to FIG. 2, the target protein (A) and the drug (X) have known interactions (①) with each other. For reference, since the target protein (A) and the drug (X) are known interactions (①), the indicators associated with the target protein (A) and the target protein (e.g., Affinity information (a)) is information that is already known. In addition, the target protein (A) and the homologous protein (B) are proteins with similar (or similar) sequence patterns and have a homology (③) relationship with each other. For reference, “similar” in the present disclosure may mean having a sequence identity greater than a preset ratio. In other words, the protein (A) and the homologous protein (B) are proteins whose sequence pattern (or sequence pattern) has a sequence identity greater than a preset ratio and are homologous to each other. In addition, since the target protein (A) and the homologous protein (B) are proteins with similar (similar) sequence patterns, the affinity values for the homologous protein (B) and the drug (X) are calculated using affinity information (a ), so the homologous protein (B) and the drug (X) have a potential interaction (②) relationship with each other.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는 학습 데이터에 포함된 타깃 단백질(A) 및 타깃 단백질의 약물(X)에 대한 친화도 정보를 획득할 수 있다. 친화도 정보는 타깃 단백질(A)과 약물(X) 간에 작용하는 결합력 또는 힘(세기)에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 이러한 정보 이외에도 다양한 유형의 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 친화도 정보는, KD(평형 해리 상수), Ki, IC50(half maximal inhibitory concentration), EC50(half maximal effective concentration), AC50(half activity concentration) 등을 포함하는 다양한 유형의 정보를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the processor 110 may acquire the target protein (A) included in the learning data and the affinity information of the target protein for the drug (X). Affinity information may include information about the binding force or force (strength) acting between the target protein (A) and the drug (X), and may include various types of information in addition to this information. For example, affinity information includes various types of information, including K D (equilibrium dissociation constant), K i , IC50 (half maximal inhibitory concentration), EC50 (half maximal effective concentration), AC50 (half activity concentration), etc. may include.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는 타깃 단백질(A)의 상동(homologous) 단백질(B)을 식별할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 타깃 단백질과 복수의 상동 단백질에 대하여 다중서열정렬(MSA, Multiple Sequence alignment)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 타깃 단백질(A)과 상동(homologous)인 단백질을 데이터베이스에 검색하여 다중서열정렬(MSA, Multiple Sequence alignment)를 수행할 수 있다. 다중서열정렬은 단백질 구조 예측 문제의 접근 방법 중 진화적 상관관계를 이용하는 방법, 템플릿 기반 방법 등에서 이용되어 왔다. 또한, 이런 상동 단백질을 이용한 구조 예측 방법이 약물-타깃(target) 상호작용 예측 문제에도 적용되어 왔다. 프로세서(110)는 이러한 다중서열정렬을 복수의 단백질 중 타깃 단백질(A)과 상동인 단백질을 식별하기 위해 사용할 수 있다. 예시적으로, 프로세서(110)는 상동 구조 검색 및 다중서열정렬(MSA, Multiple Sequence alignment)을 은닉 Markov 모델을 기반으로 하는 HHBlits 알고리즘을 이용하여 수행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기 개발되었거나 향후 개발되는 알고리즘이 적용될 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 미리 설정된 일치도 비율을 만족하는 타깃 단백질과 복수의 상동 단백질에 대하여 검색을 수행할 수 있다. 일예로, 프로세서(110)는 상동 단백질 검색에 대하여 HHBlits 알고리즘의 최소 대응 비율을 70%로 세팅하여 이용할 수 있다. 프로세서(110)는 데이터 확장의 다양성과 정확성의 균형을 찾아 미리 설정된 비율을 결정할 수 있다. 미리 설정된 비율은 사전 학습된 딥러닝 모델의 예측 성능을 통해 결정된 수치일 수 있다. 다만, 미리 설정된 비율은 일 실시예일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. According to one embodiment of the present disclosure, the processor 110 may identify a homologous protein (B) of the target protein (A). Additionally, the processor 110 may perform multiple sequence alignment (MSA) on the target protein and a plurality of homologous proteins. For example, the processor 110 may search a database for a protein homologous to the target protein (A) and perform multiple sequence alignment (MSA). Multiple sequence alignment has been used in approaches to protein structure prediction problems, such as methods using evolutionary correlations and template-based methods. In addition, this structure prediction method using homologous proteins has also been applied to the problem of drug-target interaction prediction. The processor 110 may use this multiple sequence alignment to identify a protein homologous to the target protein (A) among a plurality of proteins. By way of example, the processor 110 may perform homologous structure search and multiple sequence alignment (MSA) using the HHBlits algorithm based on a hidden Markov model, but is not limited to this and may be previously developed or used. Algorithms developed in the future may be applied. Additionally, the processor 110 may perform a search for a target protein that satisfies a preset identity ratio and a plurality of homologous proteins. For example, the processor 110 may use the HHBlits algorithm for homologous protein search by setting the minimum match ratio to 70%. The processor 110 may determine a preset ratio by finding a balance between diversity and accuracy of data expansion. The preset ratio may be a number determined through the prediction performance of a pre-trained deep learning model. However, the preset ratio is only an example and is not limited thereto.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는 타깃 단백질의 친화도 정보와 상동 단백질을 대응시켜서, 학습 데이터를 증강(확장)시킬 수 있다. 프로세서(110)는 학습 데이터로 쓸 수 있는 단백질의 종류가 많지 않다는 문제를 부분적으로 해결하기 위해 상동 단백질을 이용하여, 학습 데이터를 증강(확장)시킬 수 있다. 일예로, 학습 데이터에 있는 타깃 단백질 A가 약물 X와 친화도가 높다면, 타깃 단백질 A와 시퀀스 패턴(서열 패턴)이 비슷한 단백질 B도 약물 X와 친화도가 높을 가능성이 크다. 타깃 단백질 A가 가지고 있는 약물 X와 결합하는 입체 구조를 단백질 B 역시 가지고 있을 가능성이 크기 때문이다. 그러므로 프로세서(110)는 사전 학습된 딥러닝 모델(예컨대, DTI 딥러닝 모델)을 학습시킬 때 사용되는 학습 데이터 셋에 상동 단백질을 포함하여 데이터를 확장(증강, Augmentation)할 수 있다. 일예로, 프로세서(110)는 (A, X)의 친화도 값이 a라면, (B, X)의 친화도 값도 a라고 상정하고 학습할 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the processor 110 can augment (expand) the learning data by matching the affinity information of the target protein with the homologous protein. The processor 110 can augment (expand) the learning data using homologous proteins to partially solve the problem that there are not many types of proteins that can be used as learning data. For example, if target protein A in the learning data has high affinity with drug X, protein B, which has a similar sequence pattern to target protein A, is also likely to have high affinity with drug X. This is because there is a high possibility that protein B also has a three-dimensional structure that binds to drug X that target protein A has. Therefore, the processor 110 can expand (augmentation) the data by including homologous proteins in the learning data set used when training a pre-trained deep learning model (eg, DTI deep learning model). For example, if the affinity value of (A, X) is a, the processor 110 may learn by assuming that the affinity value of (B,
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는 증강시킨 학습 데이터를 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보와 상동 단백질의 약물에 대한 친화도 정보를 고려하여 필터링할 수 있다. 프로세서(110)는 앞서 증강시킨 학습 데이터의 문제점을 해결하기 위해서 필터링을 수행할 수 있다. 타깃 단백질(A)이 약물(X)과 결합하는 부위가 상동 단백질(B)에서는 생략되거나 변형된 형태로 나타날 수 있는 문제점이 발생할 수 있다. 그럴 경우, 상동 단백질(B)과 약물(X)의 친화도는 타깃 단백질(A)과 약물(X)의 친화도를 통해 어림잡을 수 없게 될 것이다. 따라서, 앞서 설명된 방법으로 확장(증강, Augmentation)한 학습 데이터 셋을 그대로 사용하는 것이 아니라 적절히 필터링하는 것이 필요하다. 한편, 프로세서(110)는 학습 중인 딥러닝 모델이 상동 단백질(B)과 약물(X)의 친화도를 데이터 셋에서 주어진 타깃 단백질(A)과 약물(X)의 친화도 a와 비교적 가깝게 예측할 때만 (B, X, a)를 학습에 이용할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the processor 110 may filter the augmented learning data by considering the affinity information of the target protein for the drug and the affinity information for the drug of the homologous protein. The processor 110 may perform filtering to solve problems with previously augmented learning data. A problem may arise in which the site where the target protein (A) binds to the drug (X) may be omitted or appear in a modified form in the homologous protein (B). In that case, the affinity between the homologous protein (B) and the drug (X) will not be able to be estimated from the affinity between the target protein (A) and the drug (X). Therefore, it is necessary to properly filter the training data set expanded by the method described above rather than using it as is. Meanwhile, the processor 110 only predicts the affinity of the homologous protein (B) and drug (X) relatively close to the affinity a of the target protein (A) and drug (X) given in the data set by the deep learning model being learned. (B, X, a) can be used for learning.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는 현재 학습 중인 배치(batch) 안에서 "딥러닝 모델에 의해 예측되는 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보"와 "딥러닝 모델에 의해 예측되는 상동 단백질의 약물에 대한 친화도 정보"를 비교할 수 있다. 대안적으로, 프로세서(110)는, 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보가 이미 학습 데이터에 포함되어 있는 경우에는, 현재 학습 중인 배치(batch) 안에서"(학습 데이터에 포함되어 있는) 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보"와 "딥러닝 모델에 의해 예측되는 상동 단백질의 약물에 대한 친화도 정보"를 비교할 수도 있다. 또한, 프로세서(110)는 배치(batch) 안의 상동 단백질들이 가지고 있는 정확도 수치들 중 특정 순위 이상(예컨대, 중간값 이상)의 정확도를 가지고 있는 상동 단백질에 관한 데이터를 필터링할 수 있다. 프로세서(110)는 특정 순위 이상의 정확도를 가지고 있는 상동 단백질에 관한 데이터를 필터링함으로써, 학습의 정확도를 향상시킬 수 있다. 여기서, 정확도 수치들은, 딥러닝 모델에 의해 예측되는 상동 단백질의 약물에 대한 친화도 정보들 및 딥러닝 모델에 의해 예측되는 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보 사이의 비교에 기초하여 생성될 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the processor 110 determines “the affinity information for the drug of the target protein predicted by the deep learning model” and “homology predicted by the deep learning model” within the batch currently being learned. You can compare the “affinity information of proteins for drugs.” Alternatively, if the affinity information for the drug of the target protein is already included in the learning data, the processor 110 may select the target protein (in the learning data) within the currently being learned batch. You can also compare “drug affinity information” and “drug affinity information of homologous proteins predicted by a deep learning model.” Additionally, the processor 110 may filter data regarding homologous proteins that have an accuracy higher than a certain rank (eg, higher than the median value) among the accuracy values of the homologous proteins in the batch. The processor 110 can improve the accuracy of learning by filtering data about homologous proteins that have an accuracy higher than a certain rank. Here, accuracy figures can be generated based on a comparison between the affinity information for the drug of the homologous protein predicted by the deep learning model and the affinity information for the drug of the target protein predicted by the deep learning model. .
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는, 증강된 학습 데이터에 대하여 필터링을 수행하되, 현재 학습 중인 딥러닝 모델의 학습 과정의 중간부터 필터링을 수행할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(110)는, 증강시킨 학습 데이터와 관련하여, 상기 딥러닝 모델에 대한 학습의 시작부터 필터링 동작을 수행하지 않고, 학습이 시작된 이후의 어느 시점(즉, 학습이 어느 정도 진행된 이후의 어느 시점)부터 필터링 동작을 수행할 수 있다. 학습 초기에는 상기 딥러닝 모델의 예측의 정확성이 충분히 담보될 수 없으므로, 학습 시작부터 일정 시점까지는 상기 딥러닝 모델을 활용하여 필터링 동작을 수행하지 않는 것이 바람직하고, 상기 일정 시점(즉, 학습이 어느 정도 진행되어 상기 딥러닝 모델의 예측의 정확성이 어느 정도 담보될 수 있는 시점) 이후에 상기 딥러닝 모델을 활용하여 필터링 동작을 수행하는 것이 바람직하기 때문이다. 일례로, 프로세서(110)는, 현재 학습 중인 딥러닝 모델의 학습 과정에서, 학습의 시작부터 미리 설정된 에포크(epoch)까지(예컨대, 850 epoch까지)는 증강된 학습 데이터에 대하여 필터링 동작을 수행하지 않을 수 있으며, 상기 미리 설정된 에포크 이후에 상기 필터링 동작을 수행할 수 있다. 한편, 이러한 필터링 동작을 통해, 상기 증강된 학습 데이터 중에서 예측의 정확성을 감소시킬 수 있는 데이터들이 제거될 수 있으므로, 딥러닝 모델의 최종적인 학습 성능이 더욱 개선될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the processor 110 may perform filtering on the augmented learning data, and may perform the filtering from the middle of the learning process of the deep learning model currently being trained. In other words, with respect to the augmented learning data, the processor 110 does not perform a filtering operation from the start of learning for the deep learning model, but at some point after learning begins (that is, after learning has progressed to a certain extent). Filtering operations can be performed from any point in time. Since the prediction accuracy of the deep learning model cannot be sufficiently guaranteed at the beginning of learning, it is preferable not to perform filtering operations using the deep learning model from the start of learning to a certain point, and at the certain point (i.e., at what point does learning take place) This is because it is desirable to perform a filtering operation using the deep learning model after the process has progressed to a certain extent and the accuracy of the prediction of the deep learning model can be guaranteed to some extent. For example, the processor 110 does not perform a filtering operation on the augmented learning data from the start of learning to a preset epoch (e.g., until 850 epoch) during the learning process of the deep learning model currently being learned. It may not be possible, and the filtering operation may be performed after the preset epoch. Meanwhile, through this filtering operation, data that may reduce prediction accuracy can be removed from the augmented learning data, so the final learning performance of the deep learning model can be further improved.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 약물-타깃(target) 친화도 예측을 위한 데이터 증강(Data Augmentation) 방법의 효과를 보여주는 제 1 실험 결과이고, 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 약물-타깃(target) 친화도 예측을 위한 데이터 증강(Data Augmentation)방법의 효과를 보여주는 제 2 실험 결과이다. 도 3 및 도 4는 서로 다른 데이터 셋을 기반으로 모든 성능 측도 항목(예컨대, MSE, CI, AUPR)에 대하여 수행된 성능 평과 결과이다. 성능 평가 지표로는, 평균제곱오차(MSE), CI(Consistency Index, 일관성 지수), AUPR(Area Under Precision-Recall)을 사용하였다.Figure 3 is a first experiment result showing the effect of the data augmentation method for predicting drug-target affinity according to an embodiment of the present disclosure, and Figure 4 is a result of the first experiment according to an embodiment of the present disclosure. This is the second experiment result showing the effectiveness of the data augmentation method for predicting drug-target affinity. Figures 3 and 4 show performance evaluation results performed on all performance measurement items (eg, MSE, CI, AUPR) based on different data sets. As performance evaluation indicators, mean square error (MSE), CI (Consistency Index), and AUPR (Area Under Precision-Recall) were used.
예시적으로 도 3을 참조하면, 제 1 곡선(original split)은 기존의 KIBA 데이터 셋에서의 MT-DIT(Molecule Transformer Drug Target Interaction) 모델의 학습 곡선이다. 제 2 곡선(New split)은 KIBA 데이터 셋을 테스트 시에 새로운 단백질만 등장하도록 나눈 것(이하 "새 데이터셋")에서의 MT-DTI의 학습 곡선이다. original split의 학습 곡선을 통해 제한된 데이터를 통해 학습된 딥러닝 모델의 새로운 타깃으로의 일반화 능력이 상당히 제한적이라는 것을 확인할 수 있다. As an example, referring to FIG. 3, the first curve (original split) is a learning curve of the MT-DIT (Molecule Transformer Drug Target Interaction) model in the existing KIBA data set. The second curve (New split) is the learning curve of MT-DTI in the KIBA data set divided so that only new proteins appear during testing (hereinafter “new data set”). Through the learning curve of the original split, we can see that the generalization ability of the deep learning model learned through limited data to new targets is quite limited.
예시적으로 도 4를 참조하면, 제 3 곡선(original MT-DTI)은 새 데이터셋에서의 MT-DTI 학습 곡선이다. 제 3 곡선(original MT-DTI)은 도 3의 제 2 곡선(New split)과 동일하다. 제 4 곡선(MT-DTI with MSA)은 새 데이터셋에서 다중서열정렬(MSA, Multiple Sequence alignment) 정보를 추가로 이용하였을 때의 학습 곡선이다. 달리 말해, 제 4 곡선(MT-DTI with MSA)는 본 개시의 일 실시예에 따라 약물-타깃(target) 친화도 예측을 위한 데이터 증강(Data Augmentation) 방법에서 상동 단백질을 이용하여 학습 데이터를 증강하였을 때(필터링 이용 전)의 학습 곡선이다. 제 5 곡선(MT-DTI with MSA filtered from 850 epochs)은 새 데이터셋에서 다중서열정렬(MSA, Multiple Sequence alignment) 정보를 추가로 이용하고, 필터링을 수행하였을 때의 학습 곡선이다. 다시 말해, 제 5 곡선(MT-DTI with MSA filtered from 850 epochs)은, 본 개시의 일 실시예에 따라, 상동 단백질을 이용하여 학습 데이터를 증강하고, 추가로 필터링 동작을 적용한 학습 곡선이다. 참고로, 850 epochs부터 필터링이 적용되었다. 제 5 곡선(MT-DTI with MSA filtered from 850 epochs)의 학습 곡선을 보면 모든 성능 측도 항목(예컨대, MSE, CI, AUPR)에서 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 도 4의 학습 곡선은, 5개의 학습 폴드(fold)의 서로 다른 4개씩의 합집합을 이용해 학습해서 낸 5개 결과의 평균으로, MSE는 작을수록, CI와 AUPR은 클수록 성능이 좋은 것을 의미한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, "상동 단백질에 기초하여 증강시킨 학습 데이터를 활용"함으로써, 또한 추가로, "타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보와 상동 단백질의 약물에 대한 친화도 정보를 고려하여 필터링을 수행"함으로써, 학습의 성능이 향상되는 효과가 있었다. Referring to FIG. 4 as an example, the third curve (original MT-DTI) is an MT-DTI learning curve in a new dataset. The third curve (original MT-DTI) is the same as the second curve (New split) in FIG. 3. The fourth curve (MT-DTI with MSA) is a learning curve when additional multiple sequence alignment (MSA) information is used in a new dataset. In other words, the fourth curve (MT-DTI with MSA) augments the learning data using a homologous protein in a data augmentation method for predicting drug-target affinity according to an embodiment of the present disclosure. This is the learning curve (before using filtering). The fifth curve (MT-DTI with MSA filtered from 850 epochs) is a learning curve when multiple sequence alignment (MSA) information is additionally used in a new dataset and filtering is performed. In other words, the fifth curve (MT-DTI with MSA filtered from 850 epochs) is a learning curve in which learning data is augmented using homologous proteins and additional filtering operations are applied, according to an embodiment of the present disclosure. For reference, filtering was applied starting from 850 epochs. Looking at the learning curve of the fifth curve (MT-DTI with MSA filtered from 850 epochs), it can be seen that it shows excellent performance in all performance measurement items (e.g., MSE, CI, AUPR). The learning curve in Figure 4 is the average of five results obtained by learning using four different unions of five learning folds. The smaller the MSE and the larger the CI and AUPR, the better the performance. That is, as shown in FIG. 4, by “using the learning data augmented based on the homologous protein,” additionally, “the affinity information of the target protein for the drug and the affinity information of the homologous protein for the drug are obtained.” By “performing filtering with consideration”, the learning performance was improved.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 기존의 KIBA 데이터 셋(예컨대, binding affinity 관련 데이터 셋)을 이용하여, 동일한 딥러닝 모델을 이용해서 다음 세가지 방법으로 학습을 진행하여 테스트 셋에서 학습된 모델의 성능을 MSE, CI, AUPR 등 이용하여 비교할 수 있다. 세가지 방법은, ① 기존의 KIBA 데이터 셋에서의 학습 방법, ② 요소 1(예컨대, MSA를 이용한 데이터 셋 확장)을 적용한 학습 방법, ③ 요소 1(예컨대, MSA를 이용한 데이터 셋 확장) 및 요소 2(예컨대, 확장된 데이터 셋의 필터링)를 적용한 학습 방법을 포함할 수 있다. 이때, 검증을 위해 홀드-아웃 교차 검증(hold-out cross validation) 방법을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 홀드-아웃 교차 검증을 활용하는 경우, 전체 데이터 셋을 1개의 테스트 셋(test set)과 k개의 훈련 셋(train set)으로 나눌 수 있다. 보다 구체적으로, k=3인 경우, (1) "train set 2, train set 3로 학습 => test set으로 평가", (2) "train set 1, train set 3로 학습 => test set으로 평가", (3) "train set 1, train set 2로 학습 => test set으로 평가"를 수행할 수 있다. 이 경우, 각각의 평가((1), (2), ..., (k))에서 나온 점수들의 평균을 이용하여 인공지능 모델(딥러닝 모델) 또는 학습 방법을 평가할 수 있다 (참고로, 도 4의 경우에는 k=5인 방식이 활용됨). 한편, 교차 검증(cross-validation) 결과로써 "(2)의 성능이 (1)의 성능보다 낫다"라고 보여지면 요소 1이 효과가 있다고 판단할 수 있다. 또한, "(3)의 성능이 (2)의 성능보다 낫다"라고 보여지면 요소 2가 효과가 있다고 판단할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, using the existing KIBA data set (e.g., data set related to binding affinity), learning is performed in the following three ways using the same deep learning model to determine the performance of the model learned in the test set. Can be compared using MSE, CI, AUPR, etc. The three methods are: ① a learning method from the existing KIBA data set, ② a learning method applying element 1 (e.g., data set expansion using MSA), ③ element 1 (e.g., data set expansion using MSA), and element 2 ( For example, it may include a learning method applying filtering of an extended data set. At this time, a hold-out cross validation method may be used for verification, but is not limited to this. For example, when using hold-out cross-validation, the entire data set can be divided into one test set and k training sets. More specifically, when k=3, (1) “Train with train set 2, train set 3 => Evaluate with test set”, (2) “Train with train set 1, train set 3 => Evaluate with test set” ", (3) "Learning with train set 1, train set 2 => evaluation with test set" can be performed. In this case, the artificial intelligence model (deep learning model) or learning method can be evaluated using the average of the scores from each evaluation ((1), (2), ..., (k)) (for reference, In the case of Figure 4, the method with k=5 is used). On the other hand, if the cross-validation result shows that “the performance of (2) is better than the performance of (1),” it can be determined that element 1 is effective. Additionally, if it appears that “the performance of (3) is better than the performance of (2),” it can be determined that element 2 is effective.
이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다. Below, we will briefly look at the operation flow of the present application based on the details described above.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation) 방법을 나타낸 순서도이다. Figure 5 is a flowchart showing a data augmentation method associated with a target protein according to an embodiment of the present disclosure.
도 5에 도시된 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation) 방법은 앞서 설명된 컴퓨팅 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 컴퓨팅 장치(100)에 대하여 설명된 내용은 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation) 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.The data augmentation method associated with the target protein shown in FIG. 5 can be performed by the computing device 100 described above. Therefore, even if the content is omitted below, the information described with respect to the computing device 100 can be equally applied to the description of the data augmentation method associated with the target protein.
본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 학습 데이터에 포함된 타깃 단백질 및 타깃 단백질과 연관된 지표 정보를 획득할 수 있다(S110). 일 예로, 타깃 단백질과 연관된 지표는, 타깃 단백질과 단백질 구조가 유사할 때 해당 값도 유사할 것이라고 추측될 수 있는 다양한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 타깃 단백질과 연관된 지표 정보는, 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보를 포함할 수 있다. The computing device 100 according to an embodiment of the present disclosure may acquire the target protein included in the learning data and indicator information associated with the target protein (S110). For example, an indicator associated with a target protein may include various information that can be inferred that its value will be similar when the target protein and the protein structure are similar. Additionally, the indicator information associated with the target protein may include information on the affinity of the target protein for the drug.
본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 타깃 단백질의 상동(homologous) 단백질을 식별할 수 있다(S120). 여기서 컴퓨팅 장치(100)는 타깃 단백질과 복수의 상동 단백질에 대하여 다중서열정렬(MSA, Multiple Sequence alignment)을 수행할 수 있다. 또한, 다중서열정렬은, 미리 설정된 일치도 비율을 만족하는 타깃 단백질과 복수의 상동 단백질에 대하여 검색에 의해 수행될 수 있다.The computing device 100 according to an embodiment of the present disclosure may identify a homologous protein of the target protein (S120). Here, the computing device 100 may perform multiple sequence alignment (MSA) on the target protein and a plurality of homologous proteins. Additionally, multiple sequence alignment can be performed by searching for a target protein that satisfies a preset identity ratio and a plurality of homologous proteins.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 타깃 단백질과 연관된 지표 정보 및 상동 단백질을 서로 대응시켜서, 학습 데이터를 증강시킬 수 있다(S130). 즉, 컴퓨팅 장치(100)는 타깃 단백질과 연관된 지표 정보와 상동 단백질을 서로 대응시켜 해당 지표의 데이터를 증강시킬 수 있다. Additionally, the computing device 100 according to an embodiment of the present disclosure can augment learning data by matching indicator information associated with the target protein and homologous proteins to each other (S130). That is, the computing device 100 can augment the data of the index by matching index information associated with the target protein with the homologous protein.
한편, 컴퓨팅 장치(100)는 증강시킨 학습 데이터를 상기 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보와 상기 상동 단백질의 약물에 대한 친화도 정보를 고려하여 필터링할 수 있다. 이때, 컴퓨팅 장치(100)는 현재 학습 중인 배치(batch) 안에서, 학습 데이터로부터 주어지거나 딥러닝 모델에 의해 예측되는 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보와 딥러닝 모델에 의해 예측되는 상기 상동 단백질의 약물에 대한 친화도 정보를 비교하여 정확도 정보를 산출할 수 있으며, 산출된 정확도 정보를 필터링에 활용할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(100)는 배치 안의 상동 단백질들이 가지고 있는 정확도 수치들 중 특정 순위 이상의 정확도를 가지고 있는 상동 단백질에 관한 데이터를 필터링할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(100)는 현재 학습 중인 딥러닝 모델의 학습 과정의 중간부터 증강시킨 학습 데이터에 대하여 필터링을 수행할 수 있다.Meanwhile, the computing device 100 may filter the augmented learning data by considering the drug affinity information of the target protein and the drug affinity information of the homologous protein. At this time, in the batch currently being learned, the computing device 100 determines the affinity information for the drug of the target protein given from the learning data or predicted by the deep learning model and the homologous protein predicted by the deep learning model. Accuracy information can be calculated by comparing affinity information for drugs, and the calculated accuracy information can be used for filtering. Additionally, the computing device 100 may filter data regarding homologous proteins that have an accuracy higher than a certain rank among the accuracy values of homologous proteins in the batch. Additionally, the computing device 100 may perform filtering on augmented learning data from the middle of the learning process of the deep learning model currently being trained.
상술한 설명에서, 단계 S110 내지 S130은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the above description, steps S110 to S130 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present disclosure. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.
한편, 이상에 살핀 본 개시는, 주어진 약물에 대한 타깃 단백질의 친화도 정보를 상기 타깃 단백질에 대한 상동 단백질에 대응시키는 데이터 증강을 기초로 약지도 학습 방식을 활용하되, 필터링 동작을 처음부터 수행하는 것이 아닌, 학습의 중간 이후(예컨대, 800 epoch 이후)의 단계부터 증강된 데이터에 대한 필터링 동작을 수행함으로써, 약물-타깃(target) 친화도 예측을 위한 신경망 모델의 학습 성능을 개선할 수 있다. Meanwhile, the present disclosure, as discussed above, utilizes a weakly supervised learning method based on data augmentation that corresponds the affinity information of the target protein for a given drug to the homologous protein for the target protein, but performs the filtering operation from the beginning. Rather, the learning performance of the neural network model for predicting drug-target affinity can be improved by performing a filtering operation on the augmented data from the stage after the middle of learning (eg, after 800 epochs).
또한, 이상에서 살핀 본 개시는, 상동 단백질들의 구조들을 상호 비교하거나 상호 투영(projection)할 필요 없이, 학습 데이터를 증강시키고 신경망 모델의 학습 성능을 개선할 수 있다. 따라서, 본 개시는, 학습 데이터의 증강 과정에서 상동 단백질들의 구조를 분석하거나, 구조를 상호 투영하거나, 유령 구조 등을 분석하는 과정에서 유발될 수 있는 학습 자원의 과도한 소모를 방지하면서, 신경 모델의 학습 성능을 개선할 수 있다. In addition, the present disclosure discussed above can augment learning data and improve the learning performance of a neural network model without the need to compare or project the structures of homologous proteins. Accordingly, the present disclosure prevents excessive consumption of learning resources that may be caused in the process of analyzing the structures of homologous proteins, mutually projecting structures, or analyzing ghost structures, etc. in the process of augmenting learning data, while preventing excessive consumption of learning resources. Learning performance can be improved.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.Figure 6 is a schematic diagram showing a network function according to an embodiment of the present disclosure.
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.Throughout this specification, computational model, neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. A neural network can generally consist of a set of interconnected computational units, which can be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network consists of at least one node. Nodes (or neurons) that make up neural networks may be interconnected by one or more links.
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. Within a neural network, one or more nodes connected through a link may form a relative input node and output node relationship. The concepts of input node and output node are relative, and any node in an output node relationship with one node may be in an input node relationship with another node, and vice versa. As described above, input node to output node relationships can be created around links. One or more output nodes 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. 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.In a relationship between an input node and an output node connected through one link, the value of the data of the output node may be determined based on the data input to the input node. Here, the link connecting the input node and the output node may have a weight. Weights may be variable and may be varied by the user or algorithm in order for the neural network to perform the desired function. For example, when one or more input nodes are connected to one output node by respective links, the output node is set to the values input to the input nodes connected to the output node and the links corresponding to each input node. The output node value can be determined based on the weight.
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.As described above, in a neural network, one or more nodes are interconnected through one or more links to form an input node and output node relationship within the neural network. The characteristics of the neural network may be determined according to the number of nodes and links within the neural network, the correlation between the nodes and links, and the value of the weight assigned to each link. For example, if the same number of nodes and links exist and two neural networks with different weight values of the links exist, the two neural networks may be recognized as different from each other.
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.A neural network may consist of a set of one or more nodes. A subset of nodes that make up a neural network can form a layer. Some of the nodes constituting the neural network may form one layer based on the distances from the first input node. For example, a set of nodes with a distance n from the initial input node may constitute n layers. The distance from the initial input node can be defined by the minimum number of links that must be passed to reach the node from the initial input node. However, this definition of a layer is arbitrary for explanation purposes, and the order of a layer within a neural network may be defined in a different way than described above. For example, a layer of nodes may be defined by distance from the final output node.
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. The initial input node may refer to one or more nodes in the neural network through which data is directly input without going through links in relationships with other nodes. Alternatively, in the relationship between nodes based on links within a neural network, it may refer to nodes that do not have other input nodes connected by links. Similarly, the final output node may refer to one or more nodes that do not have an output node in their relationship with other nodes among the nodes in the neural network. Additionally, hidden nodes may refer to nodes constituting a neural network other than the first input node and the last output node.
본 개시의 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수와 동일할 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하다가 다시 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수 보다 적을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수보다 많을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 상술한 신경망들의 조합된 형태의 신경망일 수 있다.The neural network according to an embodiment of the present disclosure is a neural network in which the number of nodes in the input layer may be the same as the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases and then increases again as it progresses from the input layer to the hidden layer. You can. In addition, the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be less than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases as it progresses from the input layer to the hidden layer. there is. In addition, the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be greater than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes increases as it progresses from the input layer to the hidden layer. You can. A neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network that is a combination of the above-described neural networks.
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. A deep neural network (DNN) may refer to a neural network that includes multiple hidden layers in addition to the input layer and output layer. Deep neural networks allow you to identify latent structures in data. In other words, it is possible to identify the potential structure of a photo, text, video, voice, or music (e.g., what object is in the photo, what the content and emotion of the text are, what the content and emotion of the voice are, etc.) . Deep neural networks include convolutional neural networks (CNN), recurrent neural networks (RNN), auto encoders, generative adversarial networks (GAN), and restricted Boltzmann machines (RBM). machine), deep belief network (DBN), Q network, U network, Siamese network, Generative Adversarial Network (GAN), etc. The description of the deep neural network described above is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
본 개시의 일 실시예에서 네트워크 함수는 오토 인코더(autoencoder)를 포함할 수도 있다. 오토 인코더는 입력 데이터와 유사한 출력 데이터를 출력하기 위한 인공 신경망의 일종일 수 있다. 오토 인코더는 적어도 하나의 히든 레이어를 포함할 수 있으며, 홀수 개의 히든 레이어가 입출력 레이어 사이에 배치될 수 있다. 각각의 레이어의 노드의 수는 입력 레이어의 노드의 수에서 병목 레이어(인코딩)라는 중간 레이어로 축소되었다가, 병목 레이어에서 출력 레이어(입력 레이어와 대칭)로 축소와 대칭되어 확장될 수도 있다. 오토 인코더는 비선형 차원 감소를 수행할 수 있다. 입력 레이어 및 출력 레이어의 수는 입력 데이터의 전처리 이후에 차원과 대응될 수 있다. 오토 인코더 구조에서 인코더에 포함된 히든 레이어의 노드의 수는 입력 레이어에서 멀어질수록 감소하는 구조를 가질 수 있다. 병목 레이어(인코더와 디코더 사이에 위치하는 가장 적은 노드를 가진 레이어)의 노드의 수는 너무 작은 경우 충분한 양의 정보가 전달되지 않을 수 있으므로, 특정 수 이상(예를 들어, 입력 레이어의 절반 이상 등)으로 유지될 수도 있다.In one embodiment of the present disclosure, the network function may include an autoencoder. An autoencoder may be a type of artificial neural network to output output data similar to input data. The autoencoder may include at least one hidden layer, and an odd number of hidden layers may be placed between input and output layers. The number of nodes in each layer may be reduced from the number of nodes in the input layer to an intermediate layer called the bottleneck layer (encoding), and then expanded symmetrically and reduced from the bottleneck layer to the output layer (symmetrical to the input layer). Autoencoders can perform nonlinear dimensionality reduction. The number of input layers and output layers can be corresponded to the dimension after preprocessing of the input data. In an auto-encoder structure, the number of nodes in the hidden layer included in the encoder may have a structure that decreases as the distance from the input layer increases. If the number of nodes in the bottleneck layer (the layer with the fewest nodes located between the encoder and decoder) is too small, not enough information may be conveyed, so if it is higher than a certain number (e.g., more than half of the input layers, etc.) ) may be maintained.
뉴럴 네트워크는 지도 학습(supervised learning), 비지도 학습(unsupervised learning), 반지도학습(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. A neural network may be trained in at least one of supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, or reinforcement learning. Learning of a neural network may be a process of applying knowledge for the neural network to perform a specific operation to the neural network.
뉴럴 네트워크는 출력의 오류를 최소화하는 방향으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습에서 반복적으로 학습 데이터를 뉴럴 네트워크에 입력시키고 학습 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 출력과 타깃의 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. 지도 학습의 경우 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링 되어있는 학습 데이터를 사용하며(즉, 라벨링된 학습 데이터), 비지도 학습의 경우는 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 지도 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링 된 데이터 일 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 비지도 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.Neural networks can be trained to minimize output errors. In neural network learning, learning data is repeatedly input into the neural network, the output of the neural network and the error of the target for the learning data are calculated, and the error of the neural network is transferred from the output layer of the neural network to the input layer in the direction of reducing the error. This is the process of updating the weight of each node in the neural network through backpropagation. In the case of supervised learning, learning data in which the correct answer is labeled for each learning data is used (i.e., labeled learning data), and in the case of unsupervised learning, the correct answer may not be labeled in each learning data. That is, for example, in the case of supervised learning on data classification, the training data may be data in which each training data is labeled with a category. Labeled training data is input to the neural network, and the error can be calculated by comparing the output (category) of the neural network with the label of the training data. As another example, in the case of unsupervised learning on data classification, the error can be calculated by comparing the input training data with the neural network output. The calculated error is backpropagated in the reverse direction (i.e., from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node in each layer of the neural network can be updated according to backpropagation. The amount of change in the connection weight of each updated node may be determined according to the learning rate. The neural network's calculation of input data and backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch). The learning rate may be applied differently depending on the number of repetitions of the learning cycle of the neural network. For example, in the early stages of neural network training, a high learning rate can be used to increase efficiency by allowing the neural network to quickly achieve a certain level of performance, and in the later stages of training, a low learning rate can be used to increase accuracy.
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.In the learning of neural networks, the training data can generally be a subset of real data (i.e., the data to be processed using the learned neural network), and thus the error for the training data is reduced, but the error for the real data is reduced. There may be an incremental learning cycle. Overfitting is a phenomenon in which errors in actual data increase due to excessive learning on training data. For example, a phenomenon in which a neural network that learned a cat by showing a yellow cat fails to recognize that it is a cat when it sees a non-yellow cat may be a type of overfitting. Overfitting can cause errors in machine learning algorithms to increase. To prevent such overfitting, various optimization methods can be used. To prevent overfitting, methods such as increasing the learning data, regularization, dropout to disable some of the network nodes during the learning process, and use of a batch normalization layer can be applied. You can.
한편, 본 개시의 일 실시예에 따라 데이터 구조를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다.Meanwhile, 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 to enable efficient access and modification of data. Data structure can refer to the organization of data to solve a specific problem (e.g., retrieving data, storing data, or modifying data in the shortest possible time). A data structure may be defined as a physical or logical relationship between data elements designed to support a specific data processing function. Logical relationships between data elements may include connection relationships between user-defined data elements. Physical relationships between data elements may include actual relationships between data elements that are physically stored in a computer-readable storage medium (e.g., a persistent storage device). A data structure may specifically include a set of data, relationships between data, and functions or instructions applicable to the data. Effectively designed data structures allow computing devices to perform computations while minimizing the use of the computing device's resources. Specifically, computing devices can increase the efficiency of operations, reading, insertion, deletion, comparison, exchange, and search through effectively designed data structures.
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.Data structures can be divided into linear data structures and non-linear data structures depending on the type of data structure. A linear data structure may be a structure in which only one piece of data is connected to another piece of data. Linear data structures may include List, Stack, Queue, and Deque. A list can refer to a set of data that has an internal order. The list may include a linked list. A linked list may be a data structure in which data is connected in such a way that each data is connected in a single line with a pointer. In a linked list, a pointer may contain connection information to the next or previous data. Depending on its form, a linked list can be expressed as a singly linked list, a doubly linked list, or a circularly linked list. A stack may be a data listing structure that allows limited access to data. A stack can be a linear data structure in which data can be processed (for example, inserted or deleted) at only one end of the data structure. Data stored in the stack may have a data structure (LIFO-Last in First Out) where the later it enters, the sooner it comes out. A queue is a data listing structure that allows limited access to data. Unlike the stack, it can be a data structure (FIFO-First in First Out) where data stored later is released later. A deck can be a data structure that can process data at both ends of the data structure.
비선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 복수개의 데이터가 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 정점 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.A non-linear data structure may be a structure in which multiple pieces of data are connected behind one piece of data. Nonlinear data structures may include graph data structures. A graph data structure can be defined by vertices and edges, and an edge can include a line connecting two different vertices. Graph data structure may include a tree data structure. A tree data structure may be a data structure in which there is only one path connecting two different vertices among a plurality of vertices included in the tree. In other words, it may be a data structure that does not form a loop in the graph data structure.
데이터 구조는 신경망을 포함할 수 있다. 그리고 신경망을 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 또한 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 손실함수 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 손실함수 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.Data structures may include neural networks. And the data structure including the neural network may be stored in a computer-readable medium. Data structures including neural networks also include data preprocessed for processing by a 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 functions associated with each node or layer of the neural network, neural network It may include a loss function for learning. A data structure containing a neural network may include any of the components disclosed above. In other words, 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 functions associated with each node or layer of the neural network, neural network It may be composed of all or any combination of loss functions for learning. In addition to the configurations described above, a data structure containing a neural network may include any other information that determines the characteristics of the neural network. Additionally, the data structure may include all types of data used or generated in the computational process of a neural network and is not limited to the above. Computer-readable media may include computer-readable recording media and/or computer-readable transmission media. A neural network can generally consist of a set of interconnected computational units, which can be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network consists of at least one node.
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 containing data input to a neural network may be stored in a computer-readable medium. Data input to the neural network may include learning data input during the neural network learning process and/or input data input to the neural network on which training has been completed. Data input to the neural network may include data that has undergone pre-processing and/or data subject to pre-processing. Preprocessing may include a data processing process to input data into a neural network. Therefore, the data structure may include data subject to preprocessing and data generated by preprocessing. The above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
데이터 구조는 신경망의 가중치를 포함할 수 있다. (본 명세서에서 가중치, 파라미터는 동일한 의미로 사용될 수 있다.) 그리고 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망은 복수개의 가중치를 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 specification, weights and parameters may be used with the same meaning.) And the data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer-readable medium. A neural network may include multiple weights. Weights may be variable and may be varied by the user or algorithm in order for the neural network to perform the desired function. For example, when one or more input nodes are connected to one output node by respective links, the output node is set to the values input to the input nodes connected to the output node and the links corresponding to each input node. Based on the weight, the data value output from the output node can be determined. The above-described 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 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.As an example and not a limitation, the weights may include weights that are changed during the neural network learning process and/or weights for which neural network learning has been completed. Weights that change during the neural network learning process may include weights that change at the start of the learning cycle and/or weights that change during the learning cycle. Weights for which neural network training has been completed may include weights for which a learning cycle has been completed. Therefore, a data structure including weights of a neural network may include weights that change during the neural network learning process and/or weights that have completed neural network learning. Therefore, the above-described weights and/or combinations of each weight are included in the data structure including the weights of the neural network. The above-described 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 직렬화하여 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 (e.g., memory, 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 a different computing device and later reorganized and used. Computing devices can transmit and receive data over a network by serializing data structures. Data structures containing the weights of a serialized neural network can be reconstructed on the same computing device or on a different 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 to increase computational efficiency while minimizing the use of computing device resources (e.g., in non-linear data structures, B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree) may be included. The foregoing is merely 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), 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.The data structure may include hyper-parameters of a neural network. And the data structure including the hyperparameters of the neural network can be stored in a computer-readable medium. A hyperparameter may be a variable that can be changed by the user. Hyperparameters include, for example, learning rate, cost function, number of learning cycle repetitions, weight initialization (e.g., setting the range of weight values subject to weight initialization), Hidden Unit. It may include a number (e.g., number of hidden layers, number of nodes in hidden layers). The above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
도 7은 본 개시의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개념도다.7 is a brief, general conceptual diagram of an example computing environment in which embodiments of the present disclosure may be implemented.
본 개시가 일반적으로 컴퓨팅 장치에 의해 구현될 수 있는 것으로 전술되었지만, 당업자라면 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 generally been described above as being capable of being implemented by a computing device, those skilled in the art will understand that the present disclosure can be implemented in combination with computer-executable instructions and/or other program modules that can be executed on one or more computers and/or in hardware and software. It will be well known that it can be implemented as a combination.
일반적으로, 프로그램 모듈은 특정의 태스크를 수행하거나 특정의 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 컴포넌트, 데이터 구조, 기타 등등을 포함한다. 또한, 당업자라면 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.Typically, program modules include routines, programs, components, data structures, etc. that perform specific tasks or implement specific abstract data types. Additionally, those skilled in the art will understand that the methods of the present disclosure are applicable to single-processor or multiprocessor computer systems, minicomputers, mainframe computers, as well as personal computers, handheld computing devices, microprocessor-based or programmable consumer electronics, etc. It will be appreciated that each of these may be implemented in other computer system configurations, including those capable of operating in conjunction with one or more associated devices.
본 개시의 설명된 실시예들은 또한 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 disclosure can also be practiced in distributed computing environments 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, and such computer-readable media includes volatile and non-volatile 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 refers to volatile and non-volatile media, transient and non-transitory media, removable and non-removable, 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, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk storage or other magnetic storage. This includes, but is not limited to, a 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 implements computer-readable instructions, data structures, program modules, or other data on a modulated data signal, such as a carrier wave or other transport mechanism. Includes all information delivery media. The term modulated data signal refers to a signal in which one or more of the characteristics of the signal have been set or changed 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 example environment 1100 is shown that implements various aspects of the present disclosure, including a computer 1102, which includes a processing unit 1104, a system memory 1106, and a system bus 1108. do. System bus 1108 couples system components, including but not limited to system memory 1106, to processing unit 1104. Processing unit 1104 may be any of a variety of commercially available processors. Dual processors and other multiprocessor architectures may also be used as processing unit 1104.
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 또한 데이터를 캐싱하기 위한 정적 RAM 등의 고속 RAM을 포함할 수 있다. System bus 1108 may be any of several types of bus structures that may further be interconnected to a memory bus, peripheral bus, and local bus using any of a variety of commercial bus architectures. System memory 1106 includes read only memory (ROM) 1110 and random access memory (RAM) 1112. The basic input/output system (BIOS) is stored in non-volatile memory 1110, such as ROM, EPROM, and EEPROM, and is a basic input/output system that helps transfer information between components within the computer 1102, such as during startup. Contains routines. RAM 1112 may also include high-speed RAM, such as static RAM, for caching data.
컴퓨터(1102)는 또한 내장형 하드 디스크 드라이브(HDD)(1114)(예를 들어, EIDE, SATA)-이 내장형 하드 디스크 드라이브(1114)는 또한 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. Computer 1102 may also include an internal hard disk drive (HDD) 1114 (e.g., EIDE, SATA)—the internal hard disk drive 1114 may also be configured for external use within a suitable chassis (not shown). Yes - a magnetic floppy disk drive (FDD) 1116 (e.g., for reading from or writing to a removable diskette 1118), and an optical disk drive 1120 (e.g., a CD-ROM for reading the disk 1122 or reading from or writing to other high-capacity optical media such as DVDs). Hard disk drive 1114, magnetic disk drive 1116, and optical disk drive 1120 are connected to system bus 1108 by hard disk drive interface 1124, magnetic disk drive interface 1126, and optical drive interface 1128, respectively. ) can be connected to. The interface 1124 for implementing an external drive includes at least one or both of Universal Serial Bus (USB) and IEEE 1394 interface technologies.
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, 당업자라면 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. For computer 1102, drive and media correspond to storing any data in a suitable digital format. Although the description of computer-readable media above refers to removable optical media such as HDDs, removable magnetic disks, and CDs or DVDs, those skilled in the art will also recognize removable optical media such as zip drives, magnetic cassettes, flash memory cards, cartridges, etc. It will be appreciated that other types of computer-readable media, such as the like, may also be used in the example operating environment and that any such media may contain computer-executable instructions for performing the methods of the present disclosure.
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 또한 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 in the drive and RAM 1112, including an operating system 1130, one or more application programs 1132, other program modules 1134, and program data 1136. All or portions of the operating system, applications, modules and/or data may also be cached in RAM 1112. It will be appreciated that the present disclosure may be implemented on various commercially available operating systems or combinations of operating systems.
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 computer 1102 through one or more wired/wireless input devices, such as a keyboard 1138 and a pointing device such as mouse 1140. Other input devices (not shown) may include microphones, IR remote controls, joysticks, game pads, stylus pens, touch screens, etc. These and other input devices are connected to the processing unit 1104 through an input device interface 1142, which is often connected to the system bus 1108, but may also include a parallel port, an IEEE 1394 serial port, a game port, a USB port, an IR interface, It can be connected by other interfaces, etc.
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 monitor 1144 or other type of display device is also connected to system bus 1108 through an interface, such as a video adapter 1146. In addition to monitor 1144, computers typically include other peripheral output devices (not shown) such as speakers, printers, etc.
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. Computer 1102 may operate in a networked environment using logical connections to one or more remote computers, such as remote computer(s) 1148, via wired and/or wireless communications. Remote computer(s) 1148 may be a workstation, computing device computer, router, personal computer, portable computer, microprocessor-based entertainment device, peer device, or other conventional network node, and is generally connected to computer 1102. For simplicity, only memory storage device 1150 is shown, although it includes many or all of the components described. The logical connections depicted include wired/wireless connections to a local area network (LAN) 1152 and/or a larger network, such as a wide area network (WAN) 1154. These LAN and WAN networking environments are common in offices and companies and facilitate enterprise-wide computer networks, such as intranets, all of which can be connected to a worldwide computer network, such as the Internet.
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 또한 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, computer 1102 is connected to local network 1152 through wired and/or wireless communication network interfaces or adapters 1156. Adapter 1156 may facilitate wired or wireless communication to LAN 1152, which also includes a wireless access point installed thereon for communicating with wireless adapter 1156. When used in a WAN networking environment, the computer 1102 may include a modem 1158 or be connected to a communicating computing device on the WAN 1154 or to establish communications over the WAN 1154, such as via the Internet. Have other means. Modem 1158, which may be internal or external and a wired or wireless device, is coupled to system bus 1108 via serial port interface 1142. In a networked environment, program modules described for computer 1102, or portions thereof, may be stored in remote memory/storage device 1150. It will be appreciated that the network connections shown are exemplary and that other means of establishing a communications link between computers may be used.
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. Computer 1102 may be associated with any wireless device or object deployed and operating in wireless communications, such as a printer, scanner, desktop and/or portable computer, portable data assistant (PDA), communications satellite, wirelessly detectable tag. Performs actions to communicate with any device or location and telephone. This includes at least Wi-Fi and Bluetooth wireless technologies. Accordingly, communication may be a predefined structure as in a conventional network or may simply be ad hoc communication between at least two devices.
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) allows connection to the Internet, etc. without wires. Wi-Fi is a wireless technology, like cell phones, that allows these devices, such as computers, to send and receive data indoors and outdoors, anywhere within the coverage area of a cell tower. Wi-Fi networks use wireless 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 wireless bands, for example, at data rates of 11 Mbps (802.11a) or 54 Mbps (802.11b), 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, commands, information, signals, bits, symbols and chips that may be referenced in the above description include voltages, currents, electromagnetic waves, magnetic fields or particles, optical fields. It can be expressed by particles 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 may be used in electronic hardware, (for convenience) It will be understood that it 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 interoperability of hardware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits and steps have been described above generally with respect to their functionality. Whether this functionality is implemented as hardware or software depends on the specific application and design constraints imposed on the overall system. A person skilled in the art of this disclosure may implement the described functionality in various ways for each specific application, but such implementation decisions should not be construed as departing from the scope of this 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-판독 가능한 매체를 포함한다.The 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 (e.g., hard disks, floppy disks, magnetic strips, etc.), optical disks (e.g., CDs, DVDs, etc.), smart cards, and flash. Includes, but is not limited to, memory devices (e.g., EEPROM, cards, sticks, key drives, etc.). 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 illustrative approaches. It is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in processes may be rearranged within the scope of the present disclosure, based on design priorities. The appended method claims present elements of the various steps in a sample order but are not meant to be limited to the particular 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, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the disclosure. Thus, the present disclosure is not limited to the embodiments presented herein but is to be interpreted in the broadest scope consistent with the principles and novel features presented herein.
상기와 같이 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 관련 내용을 기술하였다.As described above, the relevant content has been described in the best form for carrying out the invention.

Claims (10)

  1. 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation) 방법으로서,A data augmentation method associated with a target protein, performed by a computing device, comprising:
    학습 데이터에 포함된 타깃 단백질 및 상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보를 획득하는 단계;Obtaining a target protein included in learning data and indicator information associated with the target protein;
    상기 타깃 단백질의 상동(homologous) 단백질을 식별하는 단계; 및Identifying a homologous protein of the target protein; and
    상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보 및 상기 상동 단백질을 대응시켜서, 상기 학습 데이터를 증강시키는 단계;Augmenting the learning data by matching index information associated with the target protein and the homologous protein;
    를 포함하는, Including,
    방법.method.
  2. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보는, 상기 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보를 포함하는,The indicator information associated with the target protein includes affinity information for the drug of the target protein,
    방법.method.
  3. 제 2 항에 있어서,According to claim 2,
    상기 증강시킨 학습 데이터를 상기 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보와 상기 상동 단백질의 약물에 대한 친화도 정보를 고려하여 필터링하는 단계;Filtering the augmented learning data by considering drug affinity information of the target protein and drug affinity information of the homologous protein;
    를 더 포함하는, Containing more,
    방법.method.
  4. 제 3 항에 있어서,According to claim 3,
    상기 필터링하는 단계는, The filtering step is,
    현재 학습 중인 배치(batch) 안에서, 학습 데이터로부터 주어지거나 딥러닝 모델에 의해 예측되는 상기 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보와, 상기 딥러닝 모델에 의해 예측되는 상기 상동 단백질의 약물에 대한 친화도 정보를 비교하는 단계In the batch currently being learned, the affinity information of the target protein for the drug given from learning data or predicted by the deep learning model, and the affinity of the homologous protein for the drug predicted by the deep learning model Steps to Compare Information
    를 포함하는, Including,
    방법.method.
  5. 제 4 항에 있어서,According to claim 4,
    상기 필터링하는 단계는, The filtering step is,
    상기 배치 안의 상동 단백질들이 가지고 있는 정확도 수치들 중 특정 순위 이상의 정확도를 가지고 있는 상동 단백질에 관한 데이터를 필터링하는 단계Filtering data on homologous proteins with an accuracy higher than a certain rank among the accuracy values of the homologous proteins in the batch.
    를 포함하고,Including,
    상기 정확도 수치들은, 상기 학습 데이터로부터 주어지거나 딥러닝 모델에 의해 예측되는 상기 상동 단백질들의 약물에 대한 친화도 정보들, 및 상기 딥러닝 모델에 의해 예측되는 상기 타깃 단백질의 약물에 대한 친화도 정보 사이의 비교에 기초하여 생성되는,The accuracy values are between the affinity information for the drug of the homologous proteins given from the learning data or predicted by the deep learning model, and the affinity information for the drug of the target protein predicted by the deep learning model. Generated based on a comparison of,
    방법.method.
  6. 제 3 항에 있어서,According to claim 3,
    상기 필터링하는 단계는,The filtering step is,
    현재 학습 중인 딥러닝 모델의 학습 과정의 중간부터 상기 증강시킨 학습 데이터에 대하여 필터링을 수행하는 단계를 포함하는, Comprising the step of performing filtering on the augmented learning data from the middle of the learning process of the deep learning model currently being learned,
    방법.method.
  7. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 타깃 단백질의 상동 단백질을 식별하는 단계는,The step of identifying a homologous protein of the target protein is,
    상기 타깃 단백질과 복수의 상동 단백질에 대하여 다중서열정렬(MSA, Multiple Sequence alignment)을 수행하는 단계Performing multiple sequence alignment (MSA) on the target protein and a plurality of homologous proteins.
    를 더 포함하는,Containing more,
    방법.method.
  8. 제 7 항에 있어서,According to claim 7,
    상기 다중서열정렬을 수행하는 단계는, The step of performing the multiple sequence alignment is,
    미리 설정된 일치도 비율을 만족하는 상기 타깃 단백질과 복수의 상동 단백질에 대하여 검색을 수행하는 단계Performing a search for the target protein and a plurality of homologous proteins that satisfy a preset identity ratio
    를 포함하는, Including,
    방법.method.
  9. 컴퓨터 판독가능 저장 매체 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation)을 위한 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은:A computer program stored in a computer-readable storage medium, wherein the computer program, when executed on one or more processors, performs the following operations for data augmentation associated with a target protein, the operations being:
    학습 데이터에 포함된 타깃 단백질 및 상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보를 획득하는 동작;Obtaining a target protein included in learning data and index information associated with the target protein;
    상기 타깃 단백질의 상동(homologous) 단백질을 식별하는 동작; 및Identifying a homologous protein of the target protein; and
    상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보 및 상기 상동 단백질을 대응시켜서, 상기 학습 데이터를 증강시키는 동작;An operation of augmenting the learning data by matching index information associated with the target protein and the homologous protein;
    을 포함하는, Including,
    컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored on a computer-readable storage medium.
  10. 타깃 단백질과 연관된 데이터 증강(Data Augmentation)하기 위한 컴퓨팅 장치로서, A computing device for data augmentation associated with a target protein,
    적어도 하나의 프로세서; 및at least one processor; and
    메모리;Memory;
    를 포함하고,Including,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,The at least one processor,
    학습 데이터에 포함된 타깃 단백질 및 상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보를 획득하고;Obtaining a target protein included in learning data and indicator information associated with the target protein;
    상기 타깃 단백질의 상동(homologous) 단백질을 식별하고; 그리고 Identifying a homologous protein of the target protein; and
    상기 타깃 단백질과 연관된 지표 정보 및 상기 상동 단백질을 대응시켜서, 상기 학습 데이터를 증강시키도록 구성되는,Configured to augment the learning data by matching index information associated with the target protein and the homologous protein,
    장치. Device.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210136982A (en) * 2019-01-04 2021-11-17 사이클리카 인코포레이티드 Methods and systems for predicting drug binding using synthetic data
KR20220143800A (en) * 2019-12-23 2022-10-25 주식회사 제로원에이아이 Techniques for distributed learning of artificial intelligence models

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210136982A (en) * 2019-01-04 2021-11-17 사이클리카 인코포레이티드 Methods and systems for predicting drug binding using synthetic data
KR20220143800A (en) * 2019-12-23 2022-10-25 주식회사 제로원에이아이 Techniques for distributed learning of artificial intelligence models

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ATERET ANABY-TAVOR: "Do Not Have Enough Data? Deep Learning to the Rescue!", PROCEEDINGS OF THE AAAI CONFERENCE ON ARTIFICIAL INTELLIGENCE, vol. 34, no. 05, 1 January 2020 (2020-01-01), pages 7383 - 7390, XP093163954, ISSN: 2159-5399, DOI: 10.1609/aaai.v34i05.6233 *
BYUNGJO LEE: "A Deep Learning Approach with Data Augmentation to Predict Novel Spider Neurotoxic Peptides", INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, MOLECULAR DIVERSITY PRESERVATION INTERNATIONAL (MDPI), BASEL, CH, vol. 22, no. 22, 13 November 2021 (2021-11-13), Basel, CH , pages 12291, XP093163951, ISSN: 1422-0067, DOI: 10.3390/ijms222212291 *
JOE G. GREENER: "Deep learning extends de novo protein modelling coverage of genomes using iteratively predicted structural constraints", NATURE COMMUNICATIONS, NATURE PUBLISHING GROUP, UK, vol. 10, no. 1, 1 January 2019 (2019-01-01), UK, XP093163958, ISSN: 2041-1723, DOI: 10.1038/s41467-019-11994-0 *

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