Python Cheminformatics & AI
Edizione 2026. Un corso pratico che accompagna gli sviluppatori Python dai concetti base della chimica fino alla progettazione di sistemi di cheminformatics guidati dall'IA. Scopri come utilizzare RDKit, scikit-fingerprints e tecniche di deep learning all'avanguardia come Graph Neural Networks e Diffusion Models per il drug discovery.
Episodi
La molecola digitale
3m 30sIntroduciamo RDKit e il concetto fondamentale della rappresentazione chimica in Python. Gli ascoltatori impareranno a inizializzare oggetti molecolari a partire da stringhe e a comprendere il ruolo centrale del framework nel drug discovery tramite IA.
I/O nella Cheminformatics
3m 54sScopri come importare ed esportare in sicurezza enormi dataset chimici. Tratteremo la lettura di file SDF e SMILES, la gestione degli errori di parsing e la scrittura dei dati su disco.
Attraversamento del grafo molecolare
3m 29sScopri come le molecole vengono rappresentate come strutture dati a grafo. Esploriamo l'iterazione sugli atomi, l'analisi dei legami e l'identificazione dei sistemi di anelli all'interno delle molecole.
Ricerca di sottostrutture
3m 55sPadroneggia l'arte di interrogare le molecole usando SMARTS. Vedremo passo dopo passo come trovare specifici gruppi funzionali e pattern all'interno di strutture chimiche complesse.
Fingerprinting e similarità molecolare
3m 59sEsplora come tradurre i grafi molecolari in vettori di bit matematici. Tratteremo le MACCS keys, i Morgan fingerprints e il calcolo della Tanimoto similarity.
Rompere il piano 2D
4m 28sPassa dai disegni piatti in 2D a geometrie 3D realistiche. Discuteremo l'aggiunta di idrogeni espliciti e la generazione di conformeri 3D affidabili utilizzando ETKDG.
Accelerare il Feature Engineering
4m 04sCollega la cheminformatics e la data science standard con scikit-fingerprints. Esploriamo la generazione di oltre 30 tipi di fingerprint molecolari direttamente all'interno di un'interfaccia scikit-learn.
Cheminformatics ad alte prestazioni
4m 36sScopri come elaborare enormi dataset chimici in modo efficiente. Approfondiremo l'utilizzo del parallelismo CPU con Joblib e il risparmio di memoria tramite le matrici sparse di SciPy.
Pipeline ML End-to-End
3m 58sCombina elaborazione, fingerprinting e previsione in un'unica architettura pulita. Costruiremo pipeline scikit-learn robuste che integrano perfettamente la generazione di conformeri 3D e la previsione delle proprietà.
Prevedere l'affinità di legame
4m 21sEsplora la realtà della previsione dell'affinità di legame proteina-ligando. Confronteremo le prestazioni di semplici modelli ad albero 2D con quelle delle complesse Graph Neural Networks 3D.
LLM contro Fingerprint classici
4m 13sScopri come il Natural Language Processing si applica alla chimica. Metteremo a confronto i vector embeddings dei Large Language Models con i classici fingerprint strutturali di RDKit per prevedere la bioattività.
Active Learning per il Virtual Screening
4m 22sScopri come individuare iterativamente i migliori candidati farmaci senza test esaustivi. Approfondiremo i cicli di Active Learning e le strategie di selezione greedy per massimizzare i tassi di successo.
La sfida degli Activity Cliff
3m 32sEsamina la fragilità delle relazioni struttura-attività. Discuteremo degli 'activity cliffs', situazioni in cui un minuscolo cambiamento strutturale causa un'enorme variazione nella potenza di un farmaco.
Similarity-Quantized Relative Learning
3m 38sRisolvi il problema degli activity cliff ripensando al modo in cui i modelli apprendono. Esploriamo il framework SQRL, che addestra l'IA a prevedere le differenze relative di proprietà tra coppie molecolari rigorosamente filtrate.
La rivoluzione della Generative AI
3m 27sPassa dalla previsione delle proprietà all'immaginazione di molecole completamente nuove. Tracceremo il panorama dei task generativi molecolari: generazione De Novo, ottimizzazione e generazione di conformeri.
L'intuizione della Molecular Diffusion
3m 51sAnalizziamo il concetto centrale dei Diffusion Models senza la matematica pesante. Gli ascoltatori comprenderanno il forward process di aggiunta di rumore a una molecola e il reverse process di allucinazione di nuove strutture.
Unire gli spazi generativi 2D e 3D
4m 28sEsploriamo come l'IA rappresenta effettivamente le molecole che genera. Confronteremo la generazione di grafi topologici 2D piatti con la generazione di complesse point cloud geometriche 3D, e le relative sfide.
Generazione Target-Aware e Docking
3m 31sScopri il design generativo context-aware. Discuteremo la generazione di nuove molecole direttamente all'interno della tasca di legame di una proteina patologica per massimizzare l'affinità di legame.
La trappola delle dimensioni nella Generative Evaluation
4m 16sScopri perché i benchmark standard per i modelli generativi possono essere profondamente imperfetti. Riveleremo l'effetto confondente delle dimensioni della libreria generata su metriche come la Fréchet ChemNet Distance.
Navigare le allucinazioni De Novo
3m 56sClassifica le molecole generate dall'IA in modo intelligente. Esploriamo il tradeoff exploration-exploitation delle likelihood del modello e come filtrare le 'allucinazioni chimiche' frequenti e di bassa qualità.
Vincoli nel Molecule Sampling
4m 05sComprendi perché le tecniche di NLP falliscono nella chimica. Confronteremo il Temperature sampling con Top-k e Top-p, e perché il vocabolario chimico vincolato cambia tutto.
Deploy di Cheminformatics nel Cloud
3m 49sPorta la tua pipeline IA in produzione. Discuteremo il packaging di RDKit e dei modelli di machine learning all'interno di container Docker e la scalabilità dei carichi di lavoro sull'infrastruttura cloud.