【技术实现步骤摘要】
本申请涉及结构生物学和生物分子建模的，具体而言，涉及一种分子力场建模方法、装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
1、目前，分子力场中的原子类型大都是人为经验化定义的，在具体的实践过程中发现，基于化学家们对化学分子结构的知识来对原子类型进行分类，以及对于原子间作用能量的数学描述是不够客观和精确的，因为当前认知水平下存在其局限性，认知屏障(cognitive barriers)的存在使得无法以现有的知识和人的直觉客观地基于原子在不同分子结构中的电子密度分布特征去进行分类，并在现有计算机的计算能力可支撑的运算条件下，建立数学模型对复杂目标分子体系的能量进行准确运算。在现有的计算能力的基础上，大多数相关模型使用经典牛顿力学公式来进行分子能量运算，并据此描述分子运动，这种运算方式存在计算过程的累积误差，因此对于介于宏观和微观尺度之间的原子级别物体描述不够精确，即模拟的分子力场的精确度不够。
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于提供一种分子力场建模方法、装置、电子设备及存储介质，用于改善模拟的分子力场的精确度不够的问题。
2、本申请实施例提供了一种分子力场建模方法，包括：根据目标分子的结构特征信息和能量特征信息建立目标分子中的每个原子的指纹图谱；对目标分子中的每种原子的指纹图谱进行聚类，得到多种原子类别；针对多种原子类别中的每种原子类别，对不同类别的原子集群进行建模，得到原子集群间的势能方程；根据不同类别的原子集群的势能方程建立分子力场。在上述方案的实现过程中，通过根据目标分子
3、可选地，在本申请实施例中，根据目标分子的结构特征信息和能量特征信息建立目标分子中的每个原子的指纹图谱，包括：获取目标分子中的所有原子的电荷分布总量；将目标分子中的所有原子的电荷分布总量投影到针对每个原子构建的斐波那契球点阵上，以模拟每个原子表面的电荷密度分布；对目标分子每个原子表面的电荷密度分布进行降维排序，获得目标分子中的每个原子的指纹图谱。在上述方案的实现过程中，通过将目标分子中的所有原子的电荷分布总量投影到针对每个原子构建的斐波那契球点阵上，并对目标分子每个原子表面的电荷密度分布进行降维排序，获得目标分子中的每个原子的指纹图谱，由于无需考虑分子的全局构型，从而提高了处理分子结构和性质的速度。
4、可选地，在本申请实施例中，获取目标分子中的所有原子的电荷分布总量，包括：从标准复合物分子文件中提取出目标分子的结构特征信息和目标分子的能量特征信息；根据结构特征信息和能量特征信息确定目标分子中每个原子的电荷分布总量。在上述方案的实现过程中，通过提取文件中的信息，可以更有效地获得目标分子的结构特征信息和能量特征信息，避免了进行实验或计算模拟的时间和资源消耗，提高了确定电荷分布总量的效率和准确性。
5、可选地，在本申请实施例中，对目标分子中的每种原子的指纹图谱进行聚类，包括：根据原子的电荷密度分布对目标分子中的每种原子的指纹图谱进行聚类，使用聚类评估方法评估聚类结果，并最终确立分类标准。
6、可选地，在本申请实施例中，分子力场包括：原子集群之间的势能方程；对不同类别的原子集群进行建模，包括：对原子集群进行建模，获得原子集群原子间的玻尔兹曼概率分布；根据原子集群原子间的玻尔兹曼概率分布确定原子集群之间的势能方程。在上述方案的实现过程中，通过原子集群原子间的玻尔兹曼概率分布可以更准确地描述分子内部的相互作用，进而有效地提高了势能方程的准确度。
7、可选地，在本申请实施例中，原子集群包括：二个原子构成的原子对，或者，三个原子构成的原子群；对不同类别的原子集群进行建模，包括：将目标分子中的所有原子划分为核心区原子和背景区原子；通过迭代方式去除背景区原子对核心区原子的概率密度分布影响，得到原子群之间的势能方程，或者，原子对之间的势能方程。在上述方案的实现过程中，由于迭代方式可以将背景区原子对于核心区原子的影响逐渐减小，从而得到更加准确的概率密度分布，进而有效地提高了势能方程的准确度。
8、可选地，在本申请实施例中，根据不同类别的原子集群的势能方程建立分子力场，包括：以目标分子中的原子为节点，以原子集群间的势能方程为节点与节点之间的边，对不同类别的原子集群进行建模，获得分子力场。在上述方案的实现过程中，通过对不同类别的原子集群进行建模，从而能够更加精确地描述分子中的相互作用，提高了分子力场的建模精度和准确率。
9、可选地，在本申请实施例中，目标分子包括：生物分子和类药分子。
10、本申请实施例还提供了一种分子力场模拟装置，包括：指纹图谱建立模块，用于根据目标分子的结构特征信息和能量特征信息建立目标分子中的每个原子的指纹图谱；原子类别获得模块，用于对目标分子中的每种原子的指纹图谱进行聚类，得到多种原子类别；势能方程获得模块，用于针对多种原子类别中的每种原子类别，对不同类别的原子集群进行建模，得到原子集群间的势能方程；分子力场建立模块，用于根据不同类别的原子集群的势能方程建立分子力场。
11、可选地，在本申请实施例中，指纹图谱建立模块，包括：电荷分布获取子模块，用于获取目标分子中的所有原子的电荷分布总量；电荷密度模拟子模块，用于将目标分子中的所有原子的电荷分布总量投影到针对每个原子构建的斐波那契球点阵上，以模拟每个原子表面的电荷密度分布；指纹图谱获得子模块，用于对目标分子每个原子表面的电荷密度分布进行降维排序，获得目标分子中的每个原子的指纹图谱。
12、可选地，在本申请实施例中，电荷分布获取子模块，包括：特征信息提取单元，用于从标准复合物分子文件中提取出目标分子的结构特征信息和目标分子的能量特征信息；电荷分布确定单元，用于根据结构特征信息和能量特征信息确定目标分子中每个原子的电荷分布总量。
13、可选地，在本申请实施例中，原子类别获得模块，包括：指纹图谱聚类子模块，用于根据原子的电荷密度分布对目标分子中的每种原子的指纹图谱进行聚类。
14、可选地，在本申请实施例中，分子力场包括：原子集群之间的势能方程；势能方程获得模块，包括：概率分布获得子模块，用于对不同类别的原子集群进行建模，获得原子集群原子间的玻尔兹曼概率分布；势能方程确定子模块，用于根据原子集群原子间的玻尔兹曼概率分布确定原子集群之间的势能方程。
15、可选地，在本申请实施例中，原子集群包括：二个原子构成的原子对，或者，三个原子构成的原子群；概率分布获得子模块，包括：分子原子划分单元，用于将目标分子中的所有原子划分为核心区原子和背景区原子；去除背景影响单元，用于通过迭代方式去除背景区原子对核心区原子的概率密度分布影响，得到原子群之间的势能方程，或者，原子对之间的势能方程。
16、可选地，在本申请实施例中，分子力场建立模块，包括：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分子力场建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据目标分子的结构特征信息和能量特征信息建立所述目标分子中的每个原子的指纹图谱，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标分子中的所有原子的电荷分布总量，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述目标分子中的每种原子的指纹图谱进行聚类，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分子力场包括：原子集群之间的势能方程；所述对不同类别的原子集群进行建模，包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原子集群包括：二个原子构成的原子对，或者，三个原子构成的原子群；所述对不同类别的原子集群进行建模，包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述不同类别的原子集群的势能方程建立所述分子力场，包括：
8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，所述目标分子包括：生物分子和类药分子。
9.一种分子力场模拟装置，其特征在于，包括：
10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器，存储器存储有处理器可执行的机器可读指令，机器可读指令被处理器执行时执行如权利要求1至8任一的方法。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至8任一的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种分子力场建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据目标分子的结构特征信息和能量特征信息建立所述目标分子中的每个原子的指纹图谱，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标分子中的所有原子的电荷分布总量，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述目标分子中的每种原子的指纹图谱进行聚类，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分子力场包括：原子集群之间的势能方程；所述对不同类别的原子集群进行建模，包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原子集群包括：二个原子构成的原子对，或者，三个原...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑铮，危鉴敏，刘昊，
申请(专利权)人：苏州予路乾行生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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