
Geo-Hete-HyperGNN as a prior-free molecular hypergraph representation learning strategy
分子表示学习是AI驱动化学发现的基石。然而,大多数分子超图模型使用专家制定的规则定义超边,且往往忽视分子的三维几何结构。受分子结构与光谱学(包括核磁共振(NMR)、质谱(MS)、紫外-可见(UV-Vis)及红外(IR)光谱)之间紧密对应关系的启发,我们将光谱相关的结构线索抽象为四种语义超边类型:原子类型、键类型、键角类型及共轭体系超边。我们进一步将分子几何信息整合至超图构建中,并提出Geo-Hete-HyperGNN——一种等变分子超图神经网络,通过等变消息传递、隐式关系正则化及分子超图专家混合(MoMHE)读出模块,联合捕获分子几何、化学语义及高阶相互作用。借助等变自监督预训练策略,Geo-Hete-HyperGNN提升了分子表示的可迁移性。在八个MoleculeNet基准上的实验表明,该方法相较先前方法取得了一致的性能提升;同时,基于QM9S-QM9NMR的附加光谱学评估验证了所提超边语义在UV-Vis吸收、IR频率及NMR化学位移预测中的有效性。上述结果将Geo-Hete-HyperGNN定位为一种用于几何-语义-高阶混合分子建模的强效框架。




