Hierarchical Generation of Molecular Graphs using Structural Motifs

Hierarchical Generation of Molecular Graphs using Structural Motifs

Intro

提出了motif-based hierarchical encoder-decoder，能够针对大型的graph generation。在graph generation中，molecules是一步步将motifs attach起来。

Background and Motivation

前面的autoregressive model可以分作两类：

• atom-based methods：atom by atom生成molecule
• structure-based methods：通过生成substructure（符合ring和bond的限制），来生成molecule
• 找到bridge bond，这个bond的两个node的度都大于等于2，且都属于ring。将bridge解开。
• 将剩下的subgraph。若其出现的次数超过100，则作为graph motif。
• 如果subgraph没有作为graph motif，那么就将其继续降解为ring和bond。

Hierarchical Graph Generation

有一个hierarchical decoder和一个matching encoder。

attachment定义为 $$A_i = { v_j | v_j \in \bigcup_k Si \cap Sk }$$，表示为每一个atom是如何与其neighbor motifs连接。

我们提出了一个auto-regressive factorization。

$$P(G) = \intz P(z) \prod_k P(S_k, A_k | S{1,2,...k-1}, A_{1,2,...k-1}, z) dz$$

1. Motif layer: motif在图中是如何松散地链接。
2. Attachment layer: motif之间的连接，通过引入了attachment。
3. Atom layer: atom是如何连接的。

Appendix

根据motif，就是一个个小的substructure