Explorando o espaço de parâmetros do método semiempírico RM1 pela utilização de otimização não-linear

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Morais, Rafaela Souza
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Informática
Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática e computacional
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
RM1
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/23618
Resumo: Molecular modeling allows us to calculate properties of molecular compounds, being used mainly in the discovery of new drugs or in the improvement of existing prototypes. There are several ways to generate these models, with semiempirical methods being the most computationally efficient alternatives, but with an accuracy that varies a lot, depending on the approach and on the chosen or adjusted parameters. One such method is RM1 (Recife Model 1), created in 2006 as a reparameterization of AM1 (Austin Model 1), a very successful model. RM1 achieved good results, but it is important to assess whether the chosen parameterization was the best possible. In this work, the parameter space for the RM1 method was explored, using a variation of the nonlinear optimization algorithm DFP starting from different points, evaluating whether it is possible to offer a substantial improvement in its accuracy only with a reparameterization. We used, as starting points, parameters obtained from a previous work by the group, which used genetic algorithms, which at the time of their evaluation showed to be slightly better than RM1. The parameterization procedure performed in the present work was able to obtain points that only improved the bond distances, however, in general, it was not able to obtain better points than those obtained when genetic algorithms were used. We attribute this to an imbalance in the cost function used, which probably considered errors in bond distances to be preferred to be reduced to the detriment of other properties. Our conclusion is that, in order to improve the results, a broader prior study of the cost function is necessary, in order to reach a set of adequate weights to obtain a more efficient parameterization.
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spelling Explorando o espaço de parâmetros do método semiempírico RM1 pela utilização de otimização não-linearMétodos de otimização não linearesMétodos semiempíricosRM1ParametrizaçãoCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOMolecular modeling allows us to calculate properties of molecular compounds, being used mainly in the discovery of new drugs or in the improvement of existing prototypes. There are several ways to generate these models, with semiempirical methods being the most computationally efficient alternatives, but with an accuracy that varies a lot, depending on the approach and on the chosen or adjusted parameters. One such method is RM1 (Recife Model 1), created in 2006 as a reparameterization of AM1 (Austin Model 1), a very successful model. RM1 achieved good results, but it is important to assess whether the chosen parameterization was the best possible. In this work, the parameter space for the RM1 method was explored, using a variation of the nonlinear optimization algorithm DFP starting from different points, evaluating whether it is possible to offer a substantial improvement in its accuracy only with a reparameterization. We used, as starting points, parameters obtained from a previous work by the group, which used genetic algorithms, which at the time of their evaluation showed to be slightly better than RM1. The parameterization procedure performed in the present work was able to obtain points that only improved the bond distances, however, in general, it was not able to obtain better points than those obtained when genetic algorithms were used. We attribute this to an imbalance in the cost function used, which probably considered errors in bond distances to be preferred to be reduced to the detriment of other properties. Our conclusion is that, in order to improve the results, a broader prior study of the cost function is necessary, in order to reach a set of adequate weights to obtain a more efficient parameterization.NenhumaA modelagem molecular permite calcular propriedades dos compostos moleculares, sendo utilizada principalmente na descoberta de novos fármacos ou na melhoria de protótipos existentes. Há várias abordagens para gerar esses modelos, sendo os métodos semiempíricos as alternativas mais eficientes computacionalmente, porém com uma acurácia que varia muito, dependendo da abordagem e dos parâmetros escolhidos ou ajustados. Um desses métodos é o RM1 (Recife Model 1 ), criado em 2006 como uma reparametrização do AM1 (Austin Model 1 ), um modelo muito bem-sucedido. O RM1 obteve bons resultados, mas é importante avaliar se a parametrização escolhida foi a melhor possível. Neste trabalho, o espaço de parâmetros para o método RM1 foi explorado, utilizando uma variação do algoritmo de otimização não-linear DFP a partir de diferentes pontos, avaliando se é possível oferecer uma melhoria substancial em sua exatidão unicamente com uma reparametrização. Usamos, como pontos de partida, parâmetros obtidos de um trabalho anterior do grupo, que utilizou algoritmos genéticos, que no momento de sua avaliação se mostraram ligeiramente melhores que o RM1. O procedimento de parametrização executado no presente trabalho conseguiu obter pontos que melhoraram apenas as distâncias de ligação, contudo, no geral, não conseguiu obter pontos melhores que os obtidos quando se empregaram algoritmos genéticos. Atribuímos a isso desequilíbrio na função custo usada, que provavelmente considerou os erros em distâncias de ligação como os preferenciais de serem reduzidos em detrimento das outras propriedades. Nossa conclusão é que, para melhorar os resultados, se faz necessário um estudo prévio mais amplo da função custo, para que se chegue em um conjunto de pesos adequados para se obter uma parametrização que se mostre mais eficiente.Universidade Federal da ParaíbaBrasilInformáticaPrograma de Pós-Graduação em Modelagem Matemática e computacionalUFPBRocha, Gerd Bruno dahttp://lattes.cnpq.br/9404945858555096Morais, Rafaela Souza2022-07-19T18:58:01Z2022-03-012022-07-19T18:58:01Z2021-12-15info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/23618porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2022-07-20T12:04:50Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/23618Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:2022-07-20T12:04:50Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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