近日，从我院教师徐路博士处获得消息，全球首个基于精确理论化学大数据和人工智能的分子定量构效关系(Quantitative Structure-Activity Relationship, QSAR)研究平台在我校建成并上线运行(访问网址：http://www.decar.net.cn)。该研究平台的全称为铜仁学院“分子深度电子云-活性关系研究中心”(Lab of Molecular Deep Electron Cloud Activity Relationship, LabMolDECAR)。
长期以来，解释和预测数以万计、形形色色的化学分子的结构-性质关系，不仅是理论化学中的重大基本问题之一，还对材料、化工、环境、制药等相关学科中的分子设计具有广泛的实际意义。但是，迄今为止，在预测一般分子的性质/活性时，仍然缺少广泛适用的规律或规则。为了建立能够广泛预测各种分子的性质/活性的模型，近期，铜仁学院徐路博士的研究团队与长江大学物理与光电工程学院杨琴博士合作，基于AI、严格量子力学方法和大数据构建与分析，提出了深度电子云-活性关系(Deep Electron Cloud-activity Relationships, DECAR)和深度场-活性关系(Deep Field-activity Relationships, DFAR)的概念和方法。在此基础上，提出了构建由AI和精确大数据驱动的QSAR系统的构想，在理论上有望实现对一般分子的各种性质的可靠预测。LabMolDECAR相关数据库和研究平台的建设，正是实现上述构想的一个重要组成部分。
图1铜仁学院“分子深度电子云-活性关系研究中心”铭牌和标志
徐路博士进一步介绍说，长期以来，绝大多数的QSAR模型都是基于小型数据集（几百个分子就属于较大的数据）和近似描述符，因此传统QSAR模型的应用范围严重受限。另一方面，精确的高质量电子云的获取需要花费较大的计算代价，即使对绝大多数理论/计算化学家而言，日常也只是计算和分析少数几个分子的高质量电子云密度数据；对于数以万计的分子的高质量电子云进行计算、收集和大型AI分析，此前几乎是不可想象的。
图2 LabMolDECAR数据库和研究平台网站首页
据悉，该研究平台/数据库将以网络百科全书的形式，通过国际协作实现对数千万个分子的高质量电子云和活性数据、大型QSAR数据集、训练成的大型AI模型进行收集、编辑、审核、发布和共享等。根据Hohenberg-Kohn定理，基态分子的三维电子云密度决定了分子的一切性质。LabMolDECAR数据库中的每一个分子的高质量电子云/场密度数据，正如浩瀚的分子库字典/图库中的一个“字”/图片，将包含数以百万计、甚至数以亿计的数据点。对于每一种人们感兴趣的分子活性，DECAR将会调用其中数以万计的“字”/图片，借助于AI学习和推断，有望获得迄今为止最为准确和可靠的分子活性预测模型，谱写QSAR和分子活性预测的新篇章。
LabMolDECAR数据库和研究平台的建成，对于推动分子深度电子云-活性关系的数据积累、模型构建和推广等有重要意义，也有望推动我校成为QSAR领域国际研究前沿的引领者和研究中心之一。