Závěrečná práce: Matej Demovič: Interpretace dat o molekulární dynamice proteinů s využitím nástrojů umělé inteligence
Bakalářská práce
Interpretace dat o molekulární dynamice proteinů s využitím nástrojů umělé inteligence
Interpreting Protein Molecular Dynamics Data with Explainable Artificial Intelligence
Anotace
V této bakalářské práci zkoumáme využití strojového učení (ML) a vysvětlitelné umělé inteligence (XAI) pro interpretaci dat molekulární dynamiky (MD) proteinů. Vyvinuli jsme konvoluční autoenkodér, který slouží k predikci strukturálních změn mezi po sobě jdoucími snímky MD u tří proteinů s rodiny luciferáz: RLuc8, AncHLD-RLuc a AncFT. Pro interpretaci natrénovaných modelů byly aplikovány tři metody …více
Abstract
In this thesis, we explore the use of machine learning (ML) and explainable artificial intelligence (XAI) for interpreting molecular dynamics (MD) data of proteins. We developed a convolutional autoencoder to predict structural changes between consecutive MD snapshots for three luciferase-related proteins: RLuc8, AncHLD-RLuc, and AncFT. To interpret the trained models, we applied three XAI methods …více
Zadání práce
The student will solve the following specific tasks:
1. Study the literature on molecular dynamics, ML, XAI;
2. Train ML-based predictors on the existing protein molecular dynamics data;
3. Apply and compare XAI techniques on the trained model;
4. Analyze and interpret the results.
To solve the practical part of the diploma thesis, the student will use Python, TensorFlow or PyTorch, scikit-learn, and the iNNvestigate library.
Recommended literature:
1. Montavon, G., Binder, A., Lapuschkin, S., Samek, W., Müller, K.-R. Layer-Wise Relevance Propagation An Overview. In Explainable AI: Interpreting, Explaining and Visualizing Deep Learning; Samek, W., Montavon, G., Vedaldi, A., Hansen, L. K., Müller, K.-R., Eds.; Lecture Notes in Computer Science; Springer International Publishing: Cham (2019); pp 193–209. https://doi.org/10.1007/978-3-030-28954-6_10.
2. Schenkmayerova, A., Pinto, G.P., Toul, M. et al. Engineering the protein dynamics of an ancestral luciferase. Nat Commun 12, 3616 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-23450-z
3. INNvestigate library: https://innvestigate.readthedocs.io/en/latest/, https://github.com/albermax/innvestigate
19. 5. 2025 16:39, Stanislav Mazurenko, PhD, učo 235907
Konzultant
ArtInt ProtIng RECETOX PřF MU
Citace dle normy ČSN ISO 690
Práce na příbuzné téma
Seznam prací, které mají shodná klíčová slova.
-
Umělá inteligence, armáda a pátá doména: Potenciální vliv AI na psychologické operace v kontextu aktivní kybernetické obrany
Mgr. Tomáš Siřinek -
Inženýrství rozpustnosti proteinů
Mgr. Hana Faldynová, učo 484081 -
Kvantově-mechanické modelování nanokompozitu NiSe/Ni4Sn2
Mgr. Simona Balouchová -
Premediation & Xeno-Patterning: Imagining the World Without Us through Deep and Machine Learning
Dustin Skye Breitling, Ph.D. -
Propagace konceptů v moderních neuronových sítích
Bc. Jiří Hofírek -
Modelování hudební transkripce pomocí hlubokého učení: návrh, konstrukce a validace modelu na principu rekurentní neuronové sítě
Mgr. Daniel Kvak, učo 445232 -
Zpracování přirozeného jazyka ve videohrách: Případová studie AI Dungeon
Mgr. Viktor Porokh -
Mechanical Turk: Lidská náhrada, nebo pomocník AI?
Mgr. Adam Lízal




