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樹上的智能體:多目標分子優化的路徑協調

文章摘要

多目標分子優化需要在衝突目標下搜索廣闊的化學空間,早期設計決策嚴重約束後續結果。現有方法通常依賴單一策略或固定標量化,限制了表示多樣權衡和探索多個有前途設計軌跡的能力。本文提出ATOM,一種多智能體框架,將分子優化建模為樹結構搜索。每個節點對應原子操作,並託管一個針對特定目標或決策情境的智能體。智能體沿樹的不同路徑協調,而非強制執行全局共識,從而能夠維護和比較替代分子進化軌跡。全局記憶進一步支持跨目標的平衡探索與利用。在涉及活性、可合成性和ADMET相關屬性的挑戰性多目標基準上,ATOM始終優於強基線,展示了路徑多智能體協調的有效性。

來源arXiv AI作者: Jia Zhang, Tengfei Ma, Tianle Li, Daojian Zeng, Xieping Gao, Xiangxiang Zeng
樹上的智能體:多目標分子優化的路徑協調
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在藥物發現和材料科學中,多目標分子優化是一項關鍵任務,需要在多個相互衝突的目標(如活性、可合成性和ADMET性質)之間尋找最佳平衡。傳統方法通常使用單一策略或固定權重組合,難以充分探索複雜的設計空間。近期,一篇發表在arXiv上的論文提出了一種名為ATOM(Agents on a Tree for Multi-objective Optimization)的新型多智能體框架,將分子優化重新構想為樹結構搜索過程。

ATOM的核心思想是將分子結構中的每個原子操作視為樹上的一個節點,每個節點由一個專門的智能體負責,這些智能體針對特定目標或決策上下文進行優化。智能體之間不尋求全局共識,而是沿着樹的不同路徑進行協調,從而保留和比較多種可能的分子進化軌跡。這種方法特別適合處理分子設計中固有的長期依賴關係。此外,ATOM還配備了一個全局記憶模塊,記錄過去的優化行為,以支持跨目標的平衡探索與利用。

實驗在包括活性、可合成性和ADMET相關性質的多個多目標基準上進行。結果顯示,ATOM在帕累託覆蓋率和超體積指標上均顯著優於強基線方法,如基於單策略的優化和固定標量化方法。這些結果表明,路徑多智能體協調是分子優化中一種高效且靈活的策略。論文代碼已公開,可復現實驗結果。

展開要點與分析

文章情報

工程師進階

要點

  • ATOM是一種多智能體框架,將分子優化形式化為樹結構搜索。
  • 智能體沿不同路徑協調,探索多種權衡。
  • 全局記憶支持跨目標的平衡探索與利用。
  • 在多個基準上,ATOM在帕累託覆蓋和超體積指標上優於現有方法。

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