КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-73-00104

НазваниеCовременные методы кластеризации и визуализации для анализа баз данных кристаллических структур

Руководитель Дмитриенко Артем Олегович, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-502 - Кристаллохимия

Ключевые слова инжeнерия кристаллов, анализ баз кристаллографических данных, структурные дескрипторы, машинное обучение

Код ГРНТИ31.15.17

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В последние годы происходит настоящая революция в обработке и анализе данных. Наука о данных вышла далеко за пределы задач статистики и вычислительной математики и так или иначе используется в большинстве прикладных областей. К сожалению, современные методы машинного обучения без учителя — кластеризации, понижения размерности и визуализации данных — пока не нашли столь широкого применения в химических науках и кристаллографии. Изучение сходств и различий позволяет анализировать конформационную предпочтительность молекул и типы атомных кластеров, межмолекулярные ассоциаты (особенности супрамолекулярной организации и закономерности упаковки), структуры как целое. Подобные исследования не только дополнят наши знания о строении молекул и атомных кластеров в конденсированном состоянии, но и позволят изучить возможности замены функциональных групп с сохранением упаковки. Знание списков взаимозаменяемых групп и соответствующих вероятностей сохранения структурного мотива может позволить более эффективно создавать ряды структур, отличающиеся заданными свойствами. Изучение общих закономерностей молекулярного строения и упаковки, равно как создание и предоставление в общий доступ инструментов для их решения, является актуальной задачей современной структурной химии и смежных дисциплин — инженерии кристаллов, исследований полиморфизма. Во многих методах обучения без учителя есть общая схема, включающая : • вычисление (всех или некоторых) обобщённых расстояний (мера сходства объектов) между изучаемыми объектами с помощью подходящей метрики • анализ полученных расстояний без учёта любых других свойств объектов. Рассматриваемые задачи будут включать: 1) визуализацию наборов любых молекулярных и супрамолекулярных фрагментов при использовании среднеквадратичных отклонений лучшего наложения (root mean square difference, RMSD) и алгоритмов нелинейных методов понижения размерности — t-distributed stochastic neighbor embedding (t-SNE). 2) сопоставление элементарных ячеек экспериментальных структур при использовании в качестве расстояния — RMSD векторов трансляций. 3) сравнение экспериментальных структур как целого, расстояния — расхождения между симулированными дифрактограммами и другие «отпечатки пальцев» (structure fingerprints). Научная новизна работы заключается в предлагаемой методологии. Как показывает анализ литературы, подобное сочетание методов ранее не применялось для решения обозначенной научной проблемы – изучение общих закономерностей молекулярного строения и упаковки и поиск корреляций структура-свойства. В литературе существует всего несколько успешных примеров кластерного анализа, основанного на расчете и анализе матриц расстояний для конформеров. Для супрамолекулярных ассоциатов, координационных полиэдров и кристаллических структур как целого таких примеров нет.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---