To apply federated learning to drug discovery we developed a novel platform in the context of European Innovative Medicines Initiative (IMI) project MELLODDY (grant n{\deg}831472), which was comprised of 10 pharmaceutical companies, academic research labs, large industrial companies and startups. The MELLODDY platform was the first industry-scale platform to enable the creation of a global federated model for drug discovery without sharing the confidential data sets of the individual partners. The federated model was trained on the platform by aggregating the gradients of all contributing partners in a cryptographic, secure way following each training iteration. The platform was deployed on an Amazon Web Services (AWS) multi-account architecture running Kubernetes clusters in private subnets. Organisationally, the roles of the different partners were codified as different rights and permissions on the platform and administrated in a decentralized way. The MELLODDY platform generated new scientific discoveries which are described in a companion paper.
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A generalized understanding of protein dynamics is an unsolved scientific problem, the solution of which is critical to the interpretation of the structure-function relationships that govern essential biological processes. Here, we approach this problem by constructing coarse-grained molecular potentials based on artificial neural networks and grounded in statistical mechanics. For training, we build a unique dataset of unbiased all-atom molecular dynamics simulations of approximately 9 ms for twelve different proteins with multiple secondary structure arrangements. The coarse-grained models are capable of accelerating the dynamics by more than three orders of magnitude while preserving the thermodynamics of the systems. Coarse-grained simulations identify relevant structural states in the ensemble with comparable energetics to the all-atom systems. Furthermore, we show that a single coarse-grained potential can integrate all twelve proteins and can capture experimental structural features of mutated proteins. These results indicate that machine learning coarse-grained potentials could provide a feasible approach to simulate and understand protein dynamics.
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We explore the generation of visualisations of audio latent spaces using an audio-to-image generation pipeline. We believe this can help with the interpretability of audio latent spaces. We demonstrate a variety of results on the NSynth dataset. A web demo is available.
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机器学习，特别是深度学习方法在许多模式识别和数据处理问题，游戏玩法中都优于人类的能力，现在在科学发现中也起着越来越重要的作用。机器学习在分子科学中的关键应用是通过使用密度函数理论，耦合群或其他量子化学方法获得的电子schr \“ odinger方程的Ab-Initio溶液中的势能表面或力场。我们回顾了一种最新和互补的方法：使用机器学习来辅助从第一原理中直接解决量子化学问题。具体来说，我们专注于使用神经网络ANSATZ功能的量子蒙特卡洛（QMC）方法，以解决电子SCHR \ “ Odinger方程在第一和第二量化中，计算场和激发态，并概括多个核构型。与现有的量子化学方法相比，这些新的深QMC方法具有以相对适度的计算成本生成高度准确的Schr \“ Odinger方程的溶液。
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静电执行器为创建软机器人板提供了一种有希望的方法，因为它们的柔性外形，模块化集成和快速响应速度。但是，它们的控制需要千伏信号，并理解由板上和环境效应的力相互作用引起的复杂动力学。在这项工作中，我们演示了一个不受限制的二维五实机压电机器人，该机器人由电池和板载高压电路提供动力，并通过无线链路进行控制。可扩展的制造方法基于彼此之间的键合化层（钢箔底物，执行器，柔性电子设备）。机器人表现出一系列可控运动，包括双向爬行（高达〜0.6 cm/s），转弯和现场旋转（约1度/s）。高速视频和控制实验表明，运动的丰富性是由于机器人中不对称质量分布的相互作用以及动力学对压电驱动频率的相关依赖性。
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粗粒（CG）分子模拟已成为研究全原子模拟无法访问的时间和长度尺度上分子过程的标准工具。参数化CG力场以匹配全原子模拟，主要依赖于力匹配或相对熵最小化，这些熵最小化分别需要来自具有全原子或CG分辨率的昂贵模拟中的许多样本。在这里，我们提出了流量匹配，这是一种针对CG力场的新训练方法，它通过利用正常流量（一种生成的深度学习方法）来结合两种方法的优势。流量匹配首先训练标准化流程以表示CG概率密度，这等同于最小化相对熵而无需迭代CG模拟。随后，该流量根据学习分布生成样品和力，以通过力匹配来训练所需的CG能量模型。即使不需要全部原子模拟的力，流程匹配就数据效率的数量级优于经典力匹配，并产生CG模型，可以捕获小蛋白质的折叠和展开过渡。
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在多种重要应用中，获得电子系统的准确地面和低洼激发态至关重要。一种用于求解对大型系统缩放的Schr \“ Odinger方程的方法是变异量蒙特卡洛（QMC）。最近引入的深层QMC方法使用以深神经网络代表的Ansatzes，并生成几乎精确的分子解决方案的分子解决方案最多包含几十个电子，并有可能扩展到更大的系统，而其他高度准确的方法不可行。在本文中，我们扩展了一个这样的Ansatz（Paulinet）来计算电子激发态。我们在各种方法上演示了我们的方法小原子和分子，并始终达到低洼状态的高精度。为了突出该方法的潜力，我们计算了较大的苯分子的第一个激发态，以及乙烯的圆锥形交集，Paulinet匹配的结果更昂贵高级方法。
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模棱两可的神经网络，其隐藏的特征根据G组作用于数据的表示，表现出训练效率和提高的概括性能。在这项工作中，我们将群体不变和模棱两可的表示学习扩展到无监督的深度学习领域。我们根据编码器框架提出了一种通用学习策略，其中潜在表示以不变的术语和模棱两可的组动作组件分开。关键的想法是，网络学会通过学习预测适当的小组操作来对齐输入和输出姿势以解决重建任务的适当组动作来编码和从组不变表示形式进行编码和解码数据。我们在Equivariant编码器上得出必要的条件，并提出了对任何G（离散且连续的）有效的构造。我们明确描述了我们的旋转，翻译和排列的构造。我们在采用不同网络体系结构的各种数据类型的各种实验中测试了方法的有效性和鲁棒性。
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视觉关注估计是不同学科的十字路口的一个积极的研究领域：计算机视觉，人工智能和医学。估计表示关注的显着图的最常见方法之一是基于观察到的图像。在本文中，我们表明可以从EEG采集中检索视觉注意力。结果与观察到的图像的传统预测相当，这具有很大的兴趣。为此目的，已经记录了一组信号，并且已经开发出不同的模型来研究视觉关注与大脑活动之间的关系。结果令人鼓舞，与其他方式的其他方法令人鼓舞，与其他方式相比。本文考虑的代码和数据集已在\ URL {https://figshare.com/s/3e353bd1c621962888AD}中提供，以促进该领域的研究。
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电驱动的软机器人能够实现小型和灯体，以及环境兼容性，各种运动和安全操作。特别地，静电致动器（例如，压电致动器）快速响应。但是，可扩展的无缝集成和不可阻止操作的方法仍不清楚。此外，软体自然建模，包括环境互动，是一个长期存在的挑战。此外，需要探索更多的机器机制。在本文中，我们设计了模型，建模并展示了一个软机器人，这是第一次开始解决所有这些问题。它具有平面结构的五个执行器的线性阵列，用于集成和自由操作的开门。通过依靠姿势自我调整，设计和验证了一种新的九寸式捕获的爬行运动机制。通过实验开发并验证了包括井解释机器人运动的压电，重力和地面相互作用的第一分析软体模型。我们展示了机器人的前向和向后运动，并探索了有效载荷和驾驶速度的影响：每循环的1.2 mm运动，在移动时可以携带高达200克的有效载荷（16倍体重）。这项工作为复杂的未知环境中的快速响应机器人铺平了道路。
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