Equiformer-Pytorch是一个突破性的深度学习模型,它实现了SE3/E3等变注意力网络,在分子和蛋白质建模等任务中达到了新的性能水平。该模型由Phil Wang开发并开源,目前正在被广泛关注和应用。
Equiformer是基于SE3 Transformers的设计思路,但做了一些关键的改进:
这些创新使得Equiformer在保持SE3等变性的同时,能更好地捕捉复杂的3D结构信息。
最近在SE3等变网络领域有一些重要的新发现:
Zitnick等人的工作发现通过将表示对齐到z轴,可以使球谐函数变得稀疏,从而去除了mf维度。
Passaro等人的后续研究进一步发现Clebsch-Gordan矩阵也变得稀疏,可以去除mi和lf。他们还指出问题可以从SO(3)简化为SO(2)。
Equiformer v2利用这些发现,在Transformer框架下达到了新的SOTA水平。
这些进展大大降低了SE3等变网络的计算复杂度,从O(L^6)降低到O(L^3),为该领域的发展带来了新的可能。
Equiformer-Pytorch可以通过pip轻松安装:
pip install equiformer-pytorch
下面是一个简单的使用示例:
import torch from equiformer_pytorch import Equiformer model = Equiformer( num_tokens = 24, dim = (4, 4, 2), # 每种类型的维度,升序,长度必须与degree数量匹配 dim_head = (4, 4, 4), # 每个注意力头的维度 heads = (2, 2, 2), # 注意力头数量 num_linear_attn_heads = 0, # 全局线性注意力头数量 num_degrees = 3, # degree数量 depth = 4, # 等变Transformer的深度 attend_self = True, # 是否自注意 reduce_dim_out = True, # 是否将输出维度降为1 l2_dist_attention = False # 设为False以尝试MLP注意力 ).cuda() feats = torch.randint(0, 24, (1, 128)).cuda() coors = torch.randn(1, 128, 3).cuda() mask = torch.ones(1, 128).bool().cuda() out = model(feats, coors, mask) # (1, 128) out.type0 # 不变量 type 0 - (1, 128) out.type1 # 等变量 type 1 - (1, 128, 3)
Equiformer-Pytorch还提供了一种基于可逆网络的内存优化方法。这使得即使增加网络深度,内存使用也只会保持在一个Equiformer Transformer块(注意力和前馈)的水平:
model = Equiformer( num_tokens = 24, dim = (4, 4, 2), dim_head = (4, 4, 4), heads = (2, 2, 2), num_degrees = 3, depth = 48, # 深度增加到48 reversible = True, # 启用可逆网络 ).cuda()
Equiformer-Pytorch还支持处理边缘信息(如原子键)和邻接矩阵:
# 带边缘信息的示例 model = Equiformer( num_tokens = 28, dim = 64, num_edge_tokens = 4, # 边缘类型数量,如4种键类型 edge_dim = 16, # 边缘嵌入维度 depth = 2, input_degrees = 1, num_degrees = 3, reduce_dim_out = True ) atoms = torch.randint(0, 28, (2, 32)) bonds = torch.randint(0, 4, (2, 32, 32)) coors = torch.randn(2, 32, 3) mask = torch.ones(2, 32).bool() out = model(atoms, coors, mask, edges = bonds) # 带邻接矩阵的示例 model = Equiformer( dim = 32, heads = 8, depth = 1, dim_head = 64, num_degrees = 2, valid_radius = 10, reduce_dim_out = True, attend_sparse_neighbors = True, num_neighbors = 0, num_adj_degrees_embed = 2, max_sparse_neighbors = 8 ) feats = torch.randn(1, 128, 32) coors = torch.randn(1, 128, 3) mask = torch.ones(1, 128).bool() i = torch.arange(128) adj_mat = (i[:, None] <= (i[None, :] + 1)) & (i[:, None] >= (i[None, :] - 1)) out = model(feats, coors, mask, adj_mat = adj_mat)
Equiformer的出现对分子和蛋白质建模领域产生了重大影响。它被EquiFold等前沿蛋白质折叠算法所采用,展现了强大的应用潜力。在药物发现、材料设计等领域,Equiformer有望带来突破性进展。
Equiformer-Pytorch项目仍在积极开发中。未来的工作方向包括:
这些优化将进一步提升Equiformer的性能和适用性,为3D结构数据的深度学习开辟新的可能。
Equiformer-Pytorch作为一个开源项目,为SE3/E3等变网络的研究和应用提供了宝贵的资源。它不仅推动了技术的进步,也为跨学科合作创造了机会。随着项目的不断发展和完善,我们有理由期待Equiformer在分子科学、生物信息学等领域带来更多突破性的应用。
🔬💻 如果您对3D结构数据的深度学习感兴趣,不妨深入探索Equiformer-Pytorch项目。无论您是研究人员、开发者还是学生,这个项目都能为您提供宝贵的学习和实践机会。让我们共同期待Equiformer在未来带来更多令人兴奋的进展!
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