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


翻译:模拟分子势能面在科学研究中具有至关重要的意义。图神经网络在此领域已经取得了巨大的成功。然而,它们的信息传递方案需要特殊设计,以捕获几何信息并满足旋转等价性等对称要求,从而导致了复杂的结构。为了避免这些设计,我们引入了一种新颖的局部坐标系方法进行分子表示学习,并分析了其表达能力。当投影到坐标系中时,等变特征如3D坐标被转换为不变特征,从而可以通过这些投影来捕获几何信息,并将对称要求从GNN设计中解耦。从理论上讲,我们证明了在给定非退化坐标系的情况下,即使是普通的GNN也可以注入编码分子,并通过坐标投影和框架-框架投影实现最大表达能力。在实验中,我们的模型使用简单的常规GNN架构,却实现了最先进的准确性。更简单的架构还导致了更高的可伸缩性。与最高效的基线相比,我们的模型仅需要约30%的推理时间和10%的GPU内存。

0
下载
关闭预览

相关内容

因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
论文浅尝 | Neural-Symbolic Models for Logical Queries on KG
开放知识图谱
0+阅读 · 2022年10月31日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Graph Neural Network(GNN)最全资源整理分享
深度学习与NLP
339+阅读 · 2019年7月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Seq2seq强化,Pointer Network简介
机器学习算法与Python学习
15+阅读 · 2018年12月8日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
22+阅读 · 2022年3月31日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
VIP会员
相关VIP内容
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
论文浅尝 | Neural-Symbolic Models for Logical Queries on KG
开放知识图谱
0+阅读 · 2022年10月31日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Graph Neural Network(GNN)最全资源整理分享
深度学习与NLP
339+阅读 · 2019年7月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Seq2seq强化,Pointer Network简介
机器学习算法与Python学习
15+阅读 · 2018年12月8日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员