(57)【要約】【課題】  多種多様な構造の化学物質をより巨視的で且つ分類処理にとって重要な部分構造を抽出して、これに基づき自動分類することで、分類効率を向上させることができる化学物質の自動分類方法を提供する。【解決手段】  ２以上の原子間結合を有する部分構造ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｊを構成要素として、化学物質に対応する部分構造ベクトルＭＯＬ−Ｖｅｃｔｏｒ−ｉとして設定し、化学物質の部分構造ベクトルＭＯＬ−Ｖｅｃｔｏｒ−ｉと２次元に配置したセルに対応する部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）とに基づいて、同じセルに所属する化学物質を分子構造が類似した化学物質のクラスタと判断して分類する。【選択図】        図１
2006113893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学物質集合の各化学物質をその構造に応じて自動的に分類する化学物質の自動分類法において、
前記化学物質集合の化学物質に含まれる、２以上の原子間結合を有する部分構造を抽出するステップと、
前記抽出した部分構造からその出現頻度に応じて分類処理に用いる部分構造を選択し、選択した部分構造を構成要素として、前記化学物質集合中のある化学物質をそれが含む部分構造に対応する値を基に定めた部分構造ベクトルとして設定するステップと、
前記化学物質の部分構造ベクトルと２次元に配置したセルに対応する部分構造ベクトルとの距離を計算して、その距離が最小のものをその化学物質が所属する仮のセルとして設定し、当該仮のセルの部分構造ベクトルの要素の値をその化学物質の部分構造ベクトルの要素の値に近付けると共に、そのセルの近傍のセルの部分構造ベクトルの要素の値を、前記化学物質集合での部分構造の出現の割合に依存して、前記近傍のセルの部分構造ベクトルを前記化学物質の部分構造ベクトルに近付ける割合を変化させることにより、化学物質のクラスタの階層性と化学物質クラスタの所属するセルの領域の包含関係を対応させながら、その化学物質の部分構造ベクトルに対する近傍の度合いに応じて減じて近付けることを、前記化学物質集合に含まれる化学物質について一定回数、もしくは収束するまで繰り返し実行するステップと、
前記各セルの部分構造ベクトルと前記化学物質の部分構造ベクトルとの距離を計算し、その距離が最小のセルをその化学物質が所属する本来のセルとして、同じセルに所属する化学物質を分子構造が類似した化学物質のクラスタと判断して分類するステップと
を備えたことを特徴とする化学物質の自動分類方法。
【請求項２】
結合する２つの原子及びこれら原子にさらに結合する原子についての原子の種類及びその結合様式、及び／又は、金属原子又は５つ以上の原子と結合している原子についての原子の種類及び結合様式から特定した部分構造を抽出することを特徴とする請求項１記載の化学物質の自動分類方法。
【請求項３】
原子の違いを区別せず、結合様式と結合している原子の数から特定した部分構造を抽出することを特徴とする請求項１記載の化学物質の自動分類方法。
【請求項４】
結合する２つの原子及びこれら原子にさらに結合する原子についての原子の種類及びその結合様式、及び／又は、金属原子又は５つ以上の原子と結合している原子についての原子の種類及び結合様式から特定した部分構造を抽出すると共に、原子の違いを区別せず、結合様式と結合している原子の数から特定した部分構造を抽出することを特徴とする請求項１記載の化学物質の自動分類方法。
【請求項５】
請求項１記載の化学物質の自動分類方法によって分類された化学物質集合の情報空間を可視化する情報空間の可視化方法において、
セルに対応する部分構造ベクトルのうち、その要素の値が大きなものから一定数、もしくは所定の閾値以上の値を持つものを、そのセルを代表する部分構造として表示することを特徴とする情報空間の可視化方法。
【請求項６】
セルに対応する部分構造ベクトルの要素の値が大きなものから一定数、もしくは所定の閾値以上の値を持つものを、そのセルを代表する部分構造として表示するにあたり、当該セルに隣り合うセルとの境界線の属性を前記セルに対応する部分構造ベクトルの距離に応じて変化させて表示することを特徴とする請求項５記載の情報空間の可視化方法。
【請求項７】
一部又は全部の化学物質に対して当該化学物質を用いた実験の結果及び／又はその化学的性質に関するデータがある場合、各セルに含まれる前記化学物質に対応して前記データを表示することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の情報空間の可視化方法。
【請求項８】
化学物質の検索条件の入力を受け付け、少なくとも化学物質の構造を特定する情報を含む複数の化学物質の情報を格納する化学物質データベースから前記検索条件に合致する化学物質を検索して抽出する検索条件入力部と、
前記検索条件入力部が抽出した化学物質からなる化学物質集合を格納する検索結果格納部と、
前記検索結果格納部に格納した化学物質集合を対象として、当該化学物質集合の化学物質に含まれる、２以上の原子間結合を有する部分構造を抽出する部分構造抽出部と、
前記検索結果格納部に格納した化学物質集合を対象として、前記部分構造抽出部が抽出した部分構造からその出現頻度に応じて分類処理に用いる部分構造を選択し、選択した部分構造を構成要素として、前記化学物質集合中のある化学物質をそれが含む部分構造に対応する値を基に定めた部分構造ベクトルとして設定し、前記化学物質の部分構造ベクトルと２次元に配置したセルに対応する部分構造ベクトルとの距離を計算して、その距離が最小のものをその化学物質が所属する仮のセルとして設定し、当該仮のセルの部分構造ベクトルの要素の値をその化学物質の部分構造ベクトルの要素の値に近付けると共に、そのセルの近傍のセルの部分構造ベクトルの要素の値を、前記化学物質集合での部分構造の出現の割合に依存して、前記近傍のセルの部分構造ベクトルを前記化学物質の部分構造ベクトルに近付ける割合を変化させることにより、化学物質のクラスタの階層性と化学物質クラスタの所属するセルの領域の包含関係を対応させながら、その化学物質の部分構造ベクトルに対する近傍の度合いに応じて減じて近付けることを、前記化学物質集合に含まれる化学物質について一定回数、もしくは収束するまで繰り返し実行したのち、前記各セルの部分構造ベクトルと前記化学物質の部分構造ベクトルとの距離を計算し、その距離が最小のセルをその化学物質が所属する本来のセルとして、同じセルに所属する化学物質を分子構造が類似した化学物質のクラスタと判断して分類する自動分類部と、
前記自動分類部が分類した化学物質集合を対象として、セルに対応する部分構造ベクトルのうち、その要素の値が大きなものから一定数、もしくは所定の閾値以上の値を持つものを、そのセルを代表する部分構造として表示する情報空間可視化部と、
前記情報空間可視化部により表示されたセルの２次元位置の指定を受け付け、指定された位置のセルに所属する化学物質を前記自動分類された化学物質から選択する化学物質選択部と、
前記化学物質選択部が選択した化学物質の構造及び付帯情報を前記検索結果格納部から取り出して表示する詳細情報表示部とを備えた情報検索システム。
【請求項９】
部分構造抽出部は、結合する２つの原子及びこれら原子にさらに結合する原子についての原子の種類及びその結合様式、及び／又は、金属原子又は５つ以上の原子と結合している原子についての原子の種類及び結合様式から特定した部分構造を抽出することを特徴とする請求項８記載の情報検索システム。
【請求項１０】
部分構造抽出部は、原子の違いを区別せず、結合様式と結合している原子の数から特定した部分構造を抽出することを特徴とする請求項８記載の情報検索システム。
【請求項１１】
部分構造抽出部は、結合する２つの原子及びこれら原子にさらに結合する原子についての原子の種類及びその結合様式、及び／又は、金属原子又は５つ以上の原子と結合している原子についての原子の種類及び結合様式から特定した部分構造を抽出すると共に、原子の違いを区別せず、結合様式と結合している原子の数から特定した部分構造を抽出することを特徴とする請求項８記載の情報検索システム。
【請求項１２】
情報空間可視化部は、セルに対応する部分構造ベクトルの要素の値が大きなものから一定数、もしくは所定の閾値以上の値を持つものを、そのセルを代表する部分構造として表示するにあたり、当該セルに隣り合うセルとの境界線の属性を前記セルに対応する部分構造ベクトルの距離に応じて変化させて表示することを特徴とする請求項８から請求項１１のうちのいずれか１項記載の情報検索システム。
【請求項１３】
情報空間可視化部は、一部又は全部の化学物質に対して当該化学物質を用いた実験の結果及び／又はその化学的性質に関するデータがある場合、各セルに含まれる前記化学物質に対応して前記データを表示することを特徴とする請求項８から請求項１２のうちのいずれか１項記載の情報検索システム。
【請求項１４】
化学物質の検索条件の入力を受け付け、少なくとも化学物質の構造を特定する情報を含む複数の化学物質の情報を格納する化学物質データベースから前記検索条件に合致する化学物質を検索して抽出する検索条件入力部、
前記検索条件入力部が抽出した化学物質からなる化学物質集合を格納する検索結果格納部、
前記検索結果格納部に格納した化学物質集合を対象として、当該化学物質集合の化学物質に含まれる、２以上の原子間結合を有する部分構造を抽出する部分構造抽出部、
前記検索結果格納部に格納した化学物質集合を対象として、前記部分構造抽出部が抽出した部分構造からその出現頻度に応じて分類処理に用いる部分構造を選択し、選択した部分構造を構成要素として、前記化学物質集合中のある化学物質をそれが含む部分構造に対応する値を基に定めた部分構造ベクトルとして設定し、前記化学物質の部分構造ベクトルと２次元に配置したセルに対応する部分構造ベクトルとの距離を計算して、その距離が最小のものをその化学物質が所属する仮のセルとして設定し、当該仮のセルの部分構造ベクトルの要素の値をその化学物質の部分構造ベクトルの要素の値に近付けると共に、そのセルの近傍のセルの部分構造ベクトルの要素の値を、前記化学物質集合での部分構造の出現の割合に依存して、前記近傍のセルの部分構造ベクトルを前記化学物質の部分構造ベクトルに近付ける割合を変化させることにより、化学物質のクラスタの階層性と化学物質クラスタの所属するセルの領域の包含関係を対応させながら、その化学物質の部分構造ベクトルに対する近傍の度合いに応じて減じて近付けることを、前記化学物質集合に含まれる化学物質について一定回数、もしくは収束するまで繰り返し実行したのち、前記各セルの部分構造ベクトルと前記化学物質の部分構造ベクトルとの距離を計算し、その距離が最小のセルをその化学物質が所属する本来のセルとして、同じセルに所属する化学物質を分子構造が類似した化学物質のクラスタと判断して分類する自動分類部、
前記自動分類部が分類した化学物質集合を対象として、セルに対応する部分構造ベクトルのうち、その要素の値が大きなものから一定数、もしくは所定の閾値以上の値を持つものを、そのセルを代表する部分構造として表示する情報空間可視化部、
前記情報空間可視化部により表示されたセルの２次元位置の指定を受け付け、指定された位置のセルに所属する化学物質を前記自動分類された化学物質から選択する化学物質選択部、
前記化学物質選択部が選択した化学物質の構造及び付帯情報を前記検索結果格納部から取り出して表示する詳細情報表示部としてコンピュータを機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、化学物質の構造を自動的に分類する化学物質の自動分類方法、分類された化学物質に関する情報空間を可視化する情報空間の可視化法、及び可視化された化学物質に関する情報空間を参照して化学物質データベースから化学物質の検索を行う情報検索システム並びにこれをコンピュータに実現させる情報検索プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多種多様な化学物質をその構造で分類し可視化して表現する技術として、例えば非特許文献１に開示されるものがある。この非特許文献１では、ニューラルネットを用いた可視化・クラスタリング(分類)の手法であるＳＯＭ（Self-Organizing feature Map）を用いて化学物質ごとに注目する原子とその周りの環境とを記述した原子中心フラグメントに基づいた部分構造記述子ベクトルを設定し、部分構造記述ベクトルの類似性により化学物質の類似性を特定して分類を行う。そして、ＳＯＭで分類された化学物質について、構造活性相関の強さや度合いを定量的に捉えたＱＳＡＲ（Quantitative Structure-Activity Relationship）モデルを生成する。
【０００３】
また、情報データベースに格納される各種情報を自動的に分類したり、分類された情報空間を可視化したり、可視化された情報空間を参照して情報の検索を行う従来の情報検索システムとして、例えば特許文献１に開示されるものがある。特許文献１には、文書データベース内の文書から自動抽出したキーワードリストの類似性で文書を自動分類し、分類した情報を２次元マップに可視化する他、このように可視化された文書群を検索するシステムが開示されている。
【０００４】
【非特許文献１】秋元紗恵、佐々木英史、高橋由雅、「ＳＯＭフィルターを用いたＱＳＡＲモデリング」、第３１回構造活性相関シンポジウム講演要旨集、２００３年８月、ｐ．１３９−１４２
【特許文献１】特許第３３８５２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、化学物質に関する従来の自動分類方法では、注目する原子とその周りの環境、例えば注目する原子に結合する他の原子の種類などの原子−原子間で特定される微視的な部位に着目する部分構造記述子ベクトルを用いて分類する。しかしながら、部分構造記述子ベクトルのように、注目する原子とその周りの環境などの微視的な部位では分類可能な範囲が狭く、多種多様な構造の化学物質を分類対象として扱う場合、分類効率が良くないという課題があった。
【０００６】
また、特許文献１に開示される、自動分類方法や分類された情報空間の可視化方法、可視化した情報空間を参照して化学物質を検索する検索システムの処理対象として、化学物質データベースを適用すれば、化学物質の分類や選択をインタラクティブに行うことができるが、特許文献１は文書データベースを扱う技術を開示するもので、化学物質に特化した最適な分類基準を開示するものでない。このため、特許文献１に開示される技術を化学物質データベースに適用するにあたり、適切な分類効率が得られる分類基準は全く未知であった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、多種多様な構造の化学物質をより巨視的で且つ分類処理にとって重要な部分構造を抽出して、これに基づき自動分類することで、分類効率を向上させることができる化学物質の自動分類方法、これにより分類された化学物質に関する情報空間を可視化する情報空間の可視化法、及び可視化された化学物質に関する情報空間を参照して化学物質データベースから化学物質の検索を行う情報検索システム並びにこれをコンピュータに実現させる情報検索プログラムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る化学物質の自動分類方法は、化学物質集合の化学物質に含まれる、２以上の原子間結合を有する部分構造を抽出するステップと、抽出した部分構造からその出現頻度に応じて分類処理に用いる部分構造を選択し、選択した部分構造を構成要素として、化学物質集合中のある化学物質をそれが含む部分構造に対応する値を基に定めた部分構造ベクトルとして設定するステップと、化学物質の部分構造ベクトルと２次元に配置したセルに対応する部分構造ベクトルとの距離を計算して、その距離が最小のものをその化学物質が所属する仮のセルとして設定し、当該仮のセルの部分構造ベクトルの要素の値をその化学物質の部分構造ベクトルの要素の値に近付けると共に、そのセルの近傍のセルの部分構造ベクトルの要素の値を、化学物質集合での部分構造の出現の割合に依存して、近傍のセルの部分構造ベクトルを化学物質の部分構造ベクトルに近付ける割合を変化させることにより、化学物質のクラスタの階層性と化学物質クラスタの所属するセルの領域の包含関係を対応させながら、その化学物質の部分構造ベクトルに対する近傍の度合いに応じて減じて近付けることを、化学物質集合に含まれる化学物質について一定回数、もしくは収束するまで繰り返し実行するステップと、各セルの部分構造ベクトルと化学物質の部分構造ベクトルとの距離を計算し、その距離が最小のセルをその化学物質が所属する本来のセルとして、同じセルに所属する化学物質を分子構造が類似した化学物質のクラスタと判断して分類するステップとを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、化学物質集合の化学物質に含まれる、２以上の原子間結合を有する部分構造を抽出するステップと、抽出した部分構造からその出現頻度に応じて分類処理に用いる部分構造を選択し、選択した部分構造を構成要素として、化学物質集合中のある化学物質をそれが含む部分構造に対応する値を基に定めた部分構造ベクトルとして設定するステップと、化学物質の部分構造ベクトルと２次元に配置したセルに対応する部分構造ベクトルとの距離を計算して、その距離が最小のものをその化学物質が所属する仮のセルとして設定し、当該仮のセルの部分構造ベクトルの要素の値をその化学物質の部分構造ベクトルの要素の値に近付けると共に、そのセルの近傍のセルの部分構造ベクトルの要素の値を、化学物質集合での部分構造の出現の割合に依存して、近傍のセルの部分構造ベクトルを化学物質の部分構造ベクトルに近付ける割合を変化させることにより、化学物質のクラスタの階層性と化学物質クラスタの所属するセルの領域の包含関係を対応させながら、その化学物質の部分構造ベクトルに対する近傍の度合いに応じて減じて近付けることを、化学物質集合に含まれる化学物質について一定回数、もしくは収束するまで繰り返し実行するステップと、各セルの部分構造ベクトルと化学物質の部分構造ベクトルとの距離を計算し、その距離が最小のセルをその化学物質が所属する本来のセルとして、同じセルに所属する化学物質を分子構造が類似した化学物質のクラスタと判断して分類するステップとを備えるので、多種多様な構造の化学物質をより巨視的で且つ分類処理にとって重要な部分構造を抽出して、これに基づき自動分類されることから分類効率を向上させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１及び図２は、この発明による化学物質の部分構造の抽出を説明する図である。また、図３は、この発明の実施の形態１による化学物質の自動分類方法における学習フェーズの処理の流れを示すフローチャートであり、図４は同じく分類フェーズの処理の流れを示すフローチャートである。本実施の形態１による化学物質の自動分類方法は、化学物質からの部分構造の抽出処理、学習フェーズ処理及び分類フェーズ処理から構成される。以下、先ず、部分構造の抽出処理を含めた学習フェーズ処理について説明し、次に分類フェーズ処理について説明する。
【００１１】
図３に示す学習フェーズが開始されると、ステップＳＴ１００において、化学物質ＭＯＬ−１，ＭＯＬ−２，・・・，ＭＯＬ−ｉ，・・・，ＭＯＬ−Ｎによって構成される化学物質集合ＭＯＬＥＣＵＬＥＳに含まれている部分構造を抽出する。但し、Ｎは１より大きい正の自然数、ｉは１からＮまでの自然数である。
【００１２】
また、化学物質集合ＭＯＬＥＣＵＬＥＳとは、化学物質ＭＯＬ−１〜ＭＯＬ−Ｎの名称や特性を示す電子情報の他、各化学物質ＭＯＬ−１〜ＭＯＬ−Ｎの構造を特定する電子情報を併せて格納する化学物質データベースである。部分構造の抽出は、後述するような構造を部分構造として前記化学物質の構造を特定する電子情報を用いて実行される。
【００１３】
部分構造とは、原子の種類及び原子間の結合様式により特定される２以上の原子間結合を有する構造である。例えば、化学物質中の任意の２個の原子に注目した場合、注目した各原子の種類とこれら原子間の結合様式、注目した各原子にさらに結合している他の原子の種類とその結合様式から特定される構造がある。この際、立体異性体や光学異性体など結合の順序により化学物質が異なる場合もあるが、各原子に結合している他の原子の結合の順序は区別しないで部分構造を抽出することとする。また、対象とする２つの原子の左右を入れ替えた構造も区別しない。
【００１４】
図１において、例えば破線の四角で囲った部分における２つの原子（Ｃ−Ｎ）に注目したとすると、注目した各原子の種類、これら原子間の結合の種類、例えば単結合、２重結合、３重結合のいずれであるか、各原子にさらに結合している他の原子の種類とその結合の種類を調べる。図１に示す例では、破線の丸で囲んだ部分に含まれる原子の種類とその結合様式を特定する情報が、当該化学物質の部分構造を特定する情報として化学物質集合ＭＯＬＥＣＵＬＥＳから検索され、図１の下段に記載したような４種類の部分構造が抽出される。
【００１５】
また、金属原子やある原子に５個以上の原子が結合している構造を含む化学物質については、金属原子あるいは５個以上の原子を結合している原子に注目し、当該原子の種類とこれに結合している各原子の種類とその数によって特定される構造も部分構造として抽出する。
【００１６】
例えば、図２に示す化学物質の場合、白金原子Ｐｔに４つの塩素原子Ｃｌと２つの硫黄原子が配位結合しており、金属原子あるいは５個以上の原子を結合している原子に該当する。そこで、図中に破線の丸で囲んだ部分における白金原子Ｐｔ、４つの塩素原子Ｃｌ及び２つの硫黄原子からなる構造を部分構造として抽出する。
【００１７】
化学物質集合ＭＯＬＥＣＵＬＥＳを構成する化学物質ＭＯＬ−１〜ＭＯＬ−Ｎから上述のような構造を部分構造としてそれぞれ抽出すると、化学物質集合ＭＯＬＥＣＵＬＥＳに含まれる異なる部分構造に関する電子情報をリストアップし、これを部分構造リストＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ＬＩＳＴとする。
【００１８】
次に、ノイズを削減するために、部分構造リストＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ＬＩＳＴ中より重要なもののみを選んで、選択した部分構造を特定する情報からなるリストを部分構造リストＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ＬＩＳＴ２とする（ステップＳＴ１１０）。具体的な処理を説明すると、化学物質集合ＭＯＬＥＣＵＬＥＳにおいて、例えば出現頻度の高い部分構造は一般的な部分構造であると判断でき、多種多様な化学物質の分類という観点からは重要ではない。また、出現頻度の低いものは特殊な部分構造であることが多く、これも分類という観点からは重要ではない。
【００１９】
そこで、重要な部分構造の選択処理として、部分構造リストＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ＬＩＳＴにリストアップされた各部分構造について、化学物質集合ＭＯＬＥＣＵＬＥＳでの出現頻度を数え、出現頻度の下限値を規定する第１の閾値ＦＲＱＵＥＮＣＹ−ＬＯＷ以下の部分構造と、出現頻度の上限値を規定する第２の閾値ＦＲＱＵＥＮＣＹ−ＨＩＧＨ以上の部分構造とを選択し、選択した部分構造に関する情報を部分構造リストＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ＬＩＳＴから除き、残ったリスト情報を部分構造リストＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ＬＩＳＴ２とする。
【００２０】
このようにして作成された部分構造リストＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ＬＩＳＴ２は、部分構造ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−１，ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−２，・・・，ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｊ，・・・，ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｎから構成されているものとする。但し、ｎは１より大きい正の自然数、ｊは１からｎまでの自然数である。
【００２１】
続いて、ステップＳＴ１２０において、後述する実施の形態で説明する複数のセルを２次元に配置した平面にｘ−ｙ座標系をあてはめて、セルの位置をＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）と規定し、部分構造リストＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ＬＩＳＴ２にリストアップされた部分構造を要素とする部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）を位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセルに対応するベクトルとする。なお、部分構造ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｊの初期値は乱数などを使って任意の値にする。但し、部分構造ベクトルは単位長に正規化する。
【００２２】
次に、ステップＳＴ１３０に進み、化学物質集合ＭＯＬＥＣＵＬＥＳの化学物質ＭＯＬ−ｉについて、部分構造リストＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ＬＩＳＴ２を要素とする部分構造ベクトルＭＯＬ−Ｖｅｃｔｏｒ−ｉを作成する。
【００２３】
部分構造ベクトルＭＯＬ−Ｖｅｃｔｏｒ−ｉの各部分構造ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｊの値Ｖｉｊは、化学物質に含まれる数が多いほど物質の構成上重要な構造と考えられ、またその部分構造が含まれる化学物質の数が少ないほど分類という観点からは重要である。そこで、このような分類上重要な部分構造ほど値が大きくなるように、例えば下記式（１）によってその値を設定する。
Ｖｉｊ＝Ｆｉｊ×ｌｏｇ（Ｎ／Ｎｊ）        ・・・（１）
【００２４】
なお、上記式（１）において、Ｆｉｊは、部分構造ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｊが化学物質ＭＯＬ−ｉに出現する頻度を示しており、Ｎは、化学物質集合ＭＯＬＥＣＵＬＥＳの化学物質の数、Ｎｊは、部分構造ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｊを含む化学物質の数である。つまり、部分構造ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｊが、化学物質集合ＭＯＬＥＣＵＬＥＳの全ての化学物質に出現する場合は、Ｎｊ＝Ｎとなってｌｏｇ（Ｎ／Ｎｊ）＝０となるため、Ｖｉｊも０となる。
【００２５】
これは分類という観点では、全ての化学物質に出現する部分構造（全ての化学物質に含まれるような部分構造）は、その部分構造の有無によって化学物質を分けることができない。このため、そのような部分構造の重要度は０であることを表現している。
【００２６】
このように、本発明では、注目原子に結合する原子にさらに結合する原子や結合の種類も含めた、前述した従来の分類方法より巨視的な部分構造を抽出し、さらに一つの化学物質から複数の部分構造を分類基準の候補として抽出した上で、分類処理にとって重要な部分構造のみを選択し、これに基づき自動分類する。これによって、従来の化学物質の分類方法における不可避的な課題であった、分類可能な範囲の狭さからくる分類効率の悪さを解消することができる。
【００２７】
続くステップＳＴ１４０における処理では、後述するステップＳＴ１４１とステップＳＴ１４２の処理を、ｉ＝１からＮまで順にＴ回繰り返して実行する。なお、この場合、ｉ＝１からＮまでの処理が完了すると、続いてｉ＝Ｎの次にｉ＝１からＮまでの処理が再び繰り返される。
【００２８】
ステップＳＴ１４１において、各化学物質ＭＯＬ−ｉについて、その部分構造ベクトルＭＯＬ−Ｖｅｃｔｏｒ−ｉと各位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセルの部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）との距離を計算し、その距離が最小のものをＣＥＬＬ（ｐ，ｑ）として、その位置のセルをその化学物質ＭＯＬ−ｉが所属する仮のセルとする。
【００２９】
次に、ステップＳＴ１４２において、部分構造ベクトルＭＯＬ−Ｖｅｃｔｏｒ−ｉをＶとし、部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）をＷ（ｘ，ｙ）とし、さらに時刻ｔにおけるＷ（ｘ，ｙ）の値をＷ（ｘ，ｙ）（ｔ）として、そのＷ（ｘ，ｙ）の値を下記式（２）に従って更新する。
【数１】
2006113893.tif 000003
【００３０】
ここで、上記式（２）において、Ｎｏｒｍａｌｉｚｅ（）はベクトルの長さを正規化する関数であり、Ｈ及びΔは定数、α（ｔ）はＷ（ｘ，ｙ）をＶに近づける程度を表す学習係数である。この学習係数α（ｔ）は、時刻ｔが進むにつれてその大きさｈ（ｔ）と範囲δ（ｔ）が減少し、ｔ＝Ｔの時刻に０となる。
【００３１】
ステップＳＴ１４０にて、上述したステップＳＴ１４１及びステップＳＴ１４２の処理がｉ＝１からＮまで順にＴ回繰り返されると、ステップＳＴ１５０に進み、学習フェーズの一連の処理が終了する。
【００３２】
図３に示した学習フェーズ処理が終了すると、次に、図４に示すような分類フェーズ処理が開始される。図４に示す分類フェーズ処理が開始されると、先ず、位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセルに属する化学物質の識別子ＩＤ−ｉを保存するためのリストをＣＥＬＬ−ＭＯＬ（ｘ，ｙ）として、そのリストＣＥＬＬ−ＭＯＬ（ｘ，ｙ）を初期化する（ステップＳＴ１６０）。
【００３３】
次に、ステップＳＴ１７０の処理に進んで、後述するステップＳＴ１７１の処理をｉ＝１からＮまで繰り返して実行する。ステップＳＴ１７１では、各化学物質ＭＯＬ−ｉについて、その部分構造ベクトルＭＯＬ−Ｖｅｃｔｏｒ−ｉと各位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセルの部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）との距離を計算する。そして、その距離が最小であるセルの位置がＣＥＬＬ（ｐ，ｑ）であった場合に、リストＣＥＬＬ−ＭＯＬ（ｐ，ｑ）にその化学物質ＭＯＬ−ｉの識別子ＩＤ−ｉを追加する。
【００３４】
上述したステップＳＴ１７１の処理がｉ＝１からＮまで繰り返されるステップＳＴ１７０の処理が完了すると、ステップＳＴ１８０に進み、この分類フェーズの一連の処理が終了する。なお、このようにして得られたリストＣＥＬＬ−ＭＯＬ（ｘ，ｙ）に属する化学物質が自動分類された化学物質クラスタとなる。
【００３５】
以上のように、この実施の形態１によれば、化学物質集合ＭＯＬＥＣＵＬＥＳの化学物質ＭＯＬ−ｉに含まれる、２以上の原子間結合を有する部分構造を抽出し、抽出した部分構造からその出現頻度に応じて分類処理に用いる部分構造ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｊを選択し、選択した部分構造ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｊを構成要素として、化学物質集合中のある化学物質をそれが含む部分構造に対応する値を基に定めた部分構造ベクトルＭＯＬ−Ｖｅｃｔｏｒ−ｉとして設定する。そして、化学物質の部分構造ベクトルＭＯＬ−Ｖｅｃｔｏｒ−ｉと２次元に配置したセルに対応する部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）との距離を計算して、その距離が最小のものをその化学物質が所属する仮のセルＣＥＬＬ（ｐ，ｑ）として設定する。これに続き、当該仮のセルの部分構造ベクトルの要素の値をその化学物質の部分構造ベクトルの要素の値に近付けると共に、そのセルの近傍のセルの部分構造ベクトルの要素の値を、化学物質集合での部分構造の出現の割合に依存して、近傍のセルの部分構造ベクトルを化学物質の部分構造ベクトルに近付ける割合を変化させることにより、化学物質のクラスタの階層性と化学物質クラスタの所属するセルの領域の包含関係を対応させながら、その化学物質の部分構造ベクトルに対する近傍の度合いに応じて減じて近付けることを、化学物質集合に含まれる化学物質について一定回数、もしくは収束するまで繰り返し実行する。これにより得られた各セルの部分構造ベクトルと化学物質の部分構造ベクトルとの距離を計算し、その距離が最小のセルをその化学物質が所属する本来のセルとして、同じセルに所属する化学物質を分子構造が類似した化学物質のクラスタと判断して分類するので、類似した化学物質を一括して参照することができる。また、化学物質のクラスタの階層性と化学物質クラスタの所属するセルの領域の包含関係が対応した化学物質のクラスタを容易に作成することができる。さらに、多種多様な構造の化学物質をより巨視的で且つ分類処理にとって重要な部分構造を抽出し、これに基づく部分構造ベクトルで自動分類されることから、多種多様な化学物質からなる化学物質集合の分類効率を向上させることができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態１では、最初に与えられた化学物質集合に属する化学物質ＭＯＬ−ｉを自動的に分類するものについて説明したが、学習フェーズ処理が終了した後、未知の化学物質についてもステップＳＴ１３０と同様の方法でその化学物質の部分構造ベクトルを作成し、ステップＳＴ１７１と同様の方法でその化学物質の属するセルを定めて分類に追加することにより、未知の化学物質を与えられた化学物質集合の自動分類と同一の基準で分類することが可能となる。
【００３７】
例えば、分類された大量の化学物質を自動分類してマップを作成した後に、生物学実験を行った化学物質の部分構造ベクトルを作成して、ステップＳＴ１７１と同様の方法でその化学物質の属するセルを定めて分類に追加する。このようにすると、そのセルの他の化学物質を調べることで、生物学的効果のある化学物質に類似した分子構造の化学物質を容易に探索することができる。
【００３８】
また、上記実施の形態１では、化学物質は１つのクラスタに分類されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図４に示すステップＳＴ１７１において、各位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセルの部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）と各化学物質ＭＯＬ−ｉの部分構造ベクトルＭＯＬ−Ｖｅｃｔｏｒ−ｉとの距離が一定の値（同一の化学物質が分類されるクラスタの許容数を規定する閾値）以下の位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセルに、全ての化学物質ＭＯＬ−ｉが所属するものとして、リストＣＥＬＬ−ＭＯＬ（ｘ，ｙ）に、それらの化学物質の識別子ＩＤ−ｉを追加する。これにより、化学物質が複数のクラスタに分類されるように構成することも可能である。
【００３９】
さらに、図４に示すステップＳＴ１７１で、各位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセルの部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）と各化学物質ＭＯＬ−ｉの部分構造ベクトルＭＯＬ−Ｖｅｃｔｏｒ−ｉとの距離が小さいものから一定数の位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセルに全ての化学物質ＭＯＬ−ｉが所属するものとして、リストＣＥＬＬ−ＭＯＬ（ｘ，ｙ）にそれらの化学物質の識別子ＩＤ−ｉを追加することによっても、化学物質が複数のクラスタに分類されるようにすることが可能である。
【００４０】
この他、図４に示すステップＳＴ１７１で、各位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセルの部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）と各化学物質ＭＯＬ−ｉの部分構造ベクトルＭＯＬ−Ｖｅｃｔｏｒ−ｉとの距離の分布を計算して、ローカルミニマムとなる位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセルに全ての化学物質ＭＯＬ−ｉが所属するものとして、リストＣＥＬＬ−ＭＯＬ（ｘ，ｙ）にそれらの化学物質の識別子ＩＤ−ｉを追加することによっても、化学物質が複数のクラスタに分類されるようにすることが可能である。
【００４１】
なお、上記実施の形態１では、原子の種類を区別して部分構造を抽出する部分構造抽出法を示したが、原子の区別をしないで結合の様式と結合している原子の数などの結合構造だけで部分構造を抽出してもよい。これにより、原子の種類によらない結合構造による大まかな分類を実行でき、分類効率を向上させることができる。
【００４２】
また、原子の種類を区別した部分構造と原子の種類を区別しない部分構造の双方を部分構造ベクトルとするように構成しても良い。これにより、結合構造が類似した化学物質を近くに配置し、その中での詳細な構造の違いを区別することができるので、階層的な分類を容易に確実に行うことができる。
【００４３】
さらに、全部又は一部の化学物質に対する生理実験や薬理実験などの生物学的実験を行ったデータや化学的性質のデータなどがある場合には、そのデータを部分構造ベクトルの要素として加えても良い。この場合、そのデータがある閾値以上または以下の場合だけ部分構造ベクトルの要素として加えるようにしても良い。これにより、化学物質についての実験結果の重みを付けて分類することができるので、実験結果が良好な化学物質を近くに配置することができ、実験結果が良好であると期待される類似した構造の化学物質を容易に探索することができる。
【００４４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、学習係数が部分構造の化学物質集合内での出現の仕方に関係なく学習係数を一定値にして部分構造ベクトルを更新する例を示した。これに対して、本実施の形態２では、部分構造の化学物質集合内での出現の仕方に依存して学習係数の値を変化させるものである。なお、説明の簡単のため、上記実施の形態１で示したパラメータの定義は、同一なものとして説明する。
【００４５】
本実施の形態２における学習係数の変化方法としては、例えばある部分構造ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｉが出現する化学物質の数をＮｉとするとき、学習フェーズ処理の初期の段階ではＮｉが大きな部分構造についての学習係数の値を、Ｎｉが小さな部分構造のそれよりも大きくしておき、学習が進むにつれてＮｉの小さな部分構造の方がＮｉの大きな部分構造よりも学習係数の値が大きくなるように変化させる。
【００４６】
このように学習させることによって、Ｎｉの大きな一般的な部分構造の要因を早く学習させることができるようになり、化学物質のクラスタの階層性と化学物質クラスタの属するセルの領域の包含関係とが対応したものとなる。
【００４７】
なお、本実施の形態２の化学物質の自動分類方法における学習フェーズ及び分類フェーズでの処理の流れは、上記実施の形態１で示した図３及び図４のフローチャートと同様である。
【００４８】
以上のように、この実施の形態２によれば、部分構造の化学物質集合内での出現の仕方に依存して、セルの部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）を部分構造ベクトルＭＯＬ−Ｖｅｃｔｏｒ−ｉに近づけるための学習係数の値を変化させるので、部分構造の分類上の重要性をその出現頻度に応じて学習させることができる。
【００４９】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３による情報空間の可視化方法における処理の流れを示すフローチャートであり、図６は、部分構造を表示するセルの２次元配置例を示す説明図であり、図７は、図６中のセルを用いて部分構造に関する情報空間を可視化した表示例を示す図である。
【００５０】
また、図６の例では、ＣＥＬＬ（０，０），ＣＥＬＬ（０，１），・・・，ＣＥＬＬ（３，３）でそれぞれ表した複数のセル１が２次元に配置されている。図７は、図６中の各セル１を代表する部分構造２を表示したものである。また、セル１−１〜１−４は、セル１のうちそれぞれ相異なる構造の代表する部分構造２が設定されている。なお、図７において、隣り合ったセル１間で代表する部分構造２が同一である場合、それらセル間の境界線を消去し、それに１つの部分構造２を表示する。また、図６では各セル１の形状を６角形とした例を示したが、４角形など他の形状であっても差し支えない。
【００５１】
次に、図５に沿って動作ついて説明する。
先ず、図３に示した上記実施の形態１あるいは上記実施の形態２における学習フェーズ処理が終了すると、各位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセル１についての部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）の部分構造２をその値の順にソートする（ステップＳＴ２００）。
【００５２】
続いて、ステップＳＴ２００でソートした部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）のうち、その値が大きい順に予め設定した数の部分構造を選択して、選択された部分構造をその部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）に対応する位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセル１を代表する部分構造と設定する（ステップＳＴ２１０）。
【００５３】
このあと、ステップＳＴ２２０において、ステップＳＴ２１０で選択され、位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセル１にそれぞれ設定された部分構造２の構造図を、図７に示すように当該位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセル１に表示する。以下、部分構造２についての構造図の表示を図７に従って具体的に説明する。
【００５４】
図７の例は、癌細胞の増殖抑制の実験を行った１６６個の化学物質について自動分類し、その情報空間を可視化した場合の表示例を示したものである。ここで、各位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセル１の部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）の値が最大の部分構造を１つだけ選択し、その部分構造２を各セル１に表示したものである。
【００５５】
また、図７において、部分構造２の構造図の表示を見やすくするために、隣接するセル１の相互で代表する部分構造２が同一である場合には、その境界線を消すと共に、その中に部分構造を１つだけ表示するようにしている。例えば、図７中の右下のセル１とその左上隣のセル１では、代表する部分構造２が同一であるため、両者の間の境界線を消去し、その一方（右下隅のセル１）にのみ共通の部分構造２を表示している。
【００５６】
各セル１に含まれる化学物質の分子構造を見ると、図８に示す例のように、図７中の左下のセル１−１には、酸素を含む官能基を多く持つ環構造の化学物質が分類、配置されており、図７中の右下のセル１−２には、環構造中に窒素を含み、カルボニル基など酸素を含む官能基を持つ化学物質が分類、配置されている。また、図７中の右上のセル１−３には、環構造中に窒素を多く含む化学物質が分類、配置されており、図７中の左上のセル１−４には、４つのベンゼン環が連なり、カルボニル基などの酸素を含む官能基を多く持つ化学物質が分類、配置されている。このように、類似した分子構造の化学物質が２次元のセル平面上で互いに近くなるように配置される。
【００５７】
以上のように、この実施の形態３によれば、セル１に対応する部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）のうちベクトル値が最大ものを、セル１を代表する部分構造２とし、これを表示するにあたり、隣り合うセル１間の部分構造２が同一である場合、これらセル１間の境界線を消去して表示するので、化学物質集合全体の概要が分かりやすい情報空間の可視化を実現できる。
【００５８】
なお、上記実施の形態３では、各位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）の部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）の値が最大の部分構造を１つ選んで、その構造図を該当するセル１に表示する場合について説明したが、部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）の値の大きいものから順に一定個数の部分構造を、当該セル１を代表する部分構造２として選択してその構造図を表示するようにしてもよく、また部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）の値が一定値以上のものを全て表示するようにしてもよい。
【００５９】
この場合、部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）の値に応じて部分構造の重要度が区別できるように、部分構造２の大きさや表示色などの図の属性を変えるようにしてもよい。
【００６０】
また、各部分構造ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｊの各位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセル１での部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）の値をグラフとして表示するように構成してもよい。さらに、部分構造ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｊの各位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセル１での値の分布を計算して、ローカルマキシマムとなるセル１の位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）にその部分構造ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ−ｊを表示するようにしてもよい。
【００６１】
なお、上記実施の形態３では、代表する部分構造２の同一性を表示する方法を示したが、部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）の類似性によって、セルを複数のグループに分類し、各グループに含まれるセルをセルの背景色の違いや境界線の違いによって表示するように構成してもよい。
【００６２】
また、化学物質の生物学的効果を調べた計測結果がある場合、その値を自動分類と関連付けて表示することにより、生物学的効果のある化学物質の分布している位置を知ることができる。
【００６３】
例えば、図９は、図７に示した分類で、化学物質の癌細胞の増殖抑制を調べた結果をセルに表示した場合を示す図である。図９の例では、各セルに示した生物学計測データを表す円３が、円３の直径が大きいほど癌細胞の増殖抑制に効果が大きいことを示している。この図を見ると、癌細胞の増殖抑制に効果のある化学物質は左側に分布していることがわかる。なお、円３の直径によって計測データの大小を表す他、棒グラフや、色の違いで計測データの大小等を表現しても良い。
【００６４】
このように、生理学実験や薬理学実験などの生物学的効果を調べた計測結果がある化学物質と計測結果がない化学物質とを上記実施の形態１や上記実施の形態２で示した自動分類法で分類し、上記実施の形態３で示した情報空間の可視化法で可視化することで、生物学的効果のある化学物質と類似の構造の化学物質を簡単に検索することができ、生物学的効果のある可能性のある化学物質を容易に探索することができる。
【００６５】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４による情報空間の可視化方法の他の実施の形態における処理の流れを示すフローチャートであり、図１１は、実施の形態４による可視化方法で可視化された情報空間の表示例を示す説明図である。図１１では、セル１内にこれを代表する部分構造４を表示した例を示しており、各セル１は境界線５で仕切られている。
【００６６】
本実施の形態４は、隣り合う両セルにそれぞれ対応する部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｘ，ｙ）の距離により、これらセル間を区切る境界線５の属性を変えて表示するものである。
【００６７】
次に、図１０に沿って動作について説明する。
先ず、互いに隣接するセル１をそれぞれセルａ、セルｂとしたとき、それらの境界をＥＤＧＥ（ａ，ｂ）とする（ステップＳＴ３００）。次に、ステップＳＴ３１０で、全ての境界ＥＤＧＥ（ａ，ｂ）について、セルａの部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ａｘ，ａｙ）とセルｂの部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｂｘ，ｂｙ）の距離を計算する。
【００６８】
続いて、ステップＳＴ３１０で算出した各境界ＥＤＧＥ（ａ，ｂ）における距離の値を、その最大値のものが１となるように正規化する（ステップＳＴ３２０）。そして、各境界ＥＤＧＥ（ａ，ｂ）を示す境界線５に対して、境界ＥＤＧＥ（ａ，ｂ）の距離の値に従って予め設定しておいた線の種類や太さなどを示す表示線についての属性値を割り当てる（ステップＳＴ３３０）。
【００６９】
最後に、ステップＳＴ３４０において、セルａとセルｂの境界ＥＤＧＥ（ａ，ｂ）の境界線５を、その割り当てられた属性に応じた表示線で表示し、ステップＳＴ３５０にて一連の処理を終了する。
【００７０】
以下、この境界線５の表示を図１１を用いて具体的に説明する。ここでは説明を簡単化するため、境界線５の属性の種類は太線と破線の２種類とし、太線は隣り合うセルａの部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ａｘ，ａｙ）とセルｂの部分構造ベクトルＣＥＬＬ−Ｖｅｃｔｏｒ（ｂｘ，ｂｙ）の距離が大きく、破線はその距離が小さいことを表すものとする。ここで、位置ＣＥＬＬ（ｘ，ｙ）のセル１における代表的な部分構造４をＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴｘｙとすると、図１１は次のことを表していると解釈できる。
【００７１】
先ず、可視化された情報空間が大きく分けて３つの領域に別れている。即ち、第１の領域は、位置ＣＥＬＬ（０，２）、ＣＥＬＬ（１，２）、ＣＥＬＬ（０，３）及びＣＥＬＬ（１，３）の４つのセル１による領域である。第２の領域は、位置ＣＥＬＬ（０，０）、ＣＥＬＬ（１，０）、ＣＥＬＬ（２，０）、ＣＥＬＬ（３，０）、ＣＥＬＬ（０，１）、ＣＥＬＬ（１，１）、ＣＥＬＬ（２，１）、ＣＥＬＬ（２，２）、ＣＥＬＬ（３，２）、ＣＥＬＬ（２，３）及びＣＥＬＬ（３，３）の１１個のセル１による領域である。第３の領域は、位置ＣＥＬＬ（３，１）の１つのセル１による領域である。
【００７２】
また、第１の領域の各セル１を代表する部分構造４であるＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ０２、ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ１２、ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ０３及びＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ１３は互いに連想関係にあり、それぞれのセル１に対応する化学物質も構造が近い。
【００７３】
一方、ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ０２とＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ０１で代表される各セル１間、ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ１２とＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ０１で代表される各セル１間、ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ１２とＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ１１で代表される各セル１間、ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ１２とＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ２２で代表される各セル１間、ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ１３とＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ２２で代表される各セル１間、ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ１３とＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ２３で代表される各セル１間は互いに隣接していても、対応する化学物質は近い関係にはない。
【００７４】
さらに、第２の領域内においても、ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ０１とＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ１０で代表される各セル１間、及びＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ１１とＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ１０で代表される各セル１間は、対応する化学物質の構造が近い関係にあるが、ＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ０１とＰＡＲＴＳＴＲＵＣＴ１１で代表される各セル１間では、隣接していても近い関係にはない。
【００７５】
以上のように、この実施の形態４によれば、セル１を代表する部分構造４をセル平面に表示するにあたり、隣り合うセル１間の境界線５の属性を、セル１に対応する部分構造ベクトルの距離に応じて変化させて表示するので、化学物質集合全体の概要が分かりやすい情報空間の可視化を実現することができる。
【００７６】
実施の形態５．
図１２は、この発明の実施の形態５による情報検索システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態による情報検索システムは、化学物質データベース６、情報検索部７、検索条件入力部８、検索結果表示部９、検索結果格納部１０、部分構造抽出部１１、自動分類部１２、情報空間可視化部１３、化学物質選択部１４及び詳細情報表示部１５から構成される。
【００７７】
化学物質データベース６は、多量の化学物質に関する情報が格納されている。化学物質に関する情報としては、上記実施の形態１で示したように、各化学物質の名称やその特性を示す電子情報の他、各化学物質の構造を特定する電子情報がある。情報検索部７は、化学物質データベース６から検索条件に該当する化学物質を検索して当該化学物質に関する情報を抽出する。
【００７８】
検索条件入力部８は、外部から入力された化学物質の検索情報の論理和や論理積などによる検索条件を情報検索部７に入力する。例えば、コンピュータに標準的に装備されるキーボードやマウスなどを利用するものが考えられる。検索結果表示部９は、情報検索部７により出力される、検索条件に該当した化学物質の数や、必要に応じて該当する化学物質の物質名などの検索結果を、コンピュータに標準的に装備されるＣＲＴやＬＣＤなどの表示装置に出力して表示する。
【００７９】
検索結果格納部１０は、情報検索部７によって検索された化学物質集合を格納する記憶部である。なお、検索結果格納部１０に格納される化学物質集合の化学物質に関する情報としては、各化学物質の名称やその特性を示す詳細な電子情報の他、各化学物質の構造を特定する電子情報もある。
【００８０】
部分構造抽出部１１は、検索結果格納部１０に格納された化学物質集合中の各化学物質に含まれる部分構造を抽出する。自動分類部１２は、検索結果格納部９に格納された化学物質集合を対象として、上記実施の形態で示した分類方法に従って部分構造抽出部１１が抽出した部分構造ベクトルに基づく化学物質の自動分類を実行する。
【００８１】
情報空間可視化部１３は、上記実施の形態で示した情報空間の可視化方法に従って、自動分類部１２が自動分類した化学物質クラスタの代表する部分構造を２次元的に視覚化する。情報空間可視化部１３により処理された化学物質クラスタに関する情報は、検索結果表示部９と同様に、コンピュータに標準的に装備されるＣＲＴやＬＣＤなどの表示装置を利用して表示される。
【００８２】
化学物質選択部１４は、情報空間可視化部１３によって２次元的に視覚化されたセルの位置を外部から指定することで自動分類された化学物質の中から特定の化学物質の選択を可能とする構成部である。検索条件入力部８と同様に、例えばコンピュータに標準的に装備されるキーボードやマウスなどを利用するものが考えられる。
【００８３】
詳細情報表示部１５は、化学物質選択部１４を介して選択された化学物質の詳細情報を検索結果格納部１０より取り出して表示する。この詳細情報表示部１５も、検索結果表示部９や情報空間可視化部１３と同様に、コンピュータに標準的に装備されるＣＲＴやＬＣＤなどの表示装置を利用して化学物質の詳細情報を表示する。
【００８４】
また、上述した、情報検索部７、検索条件入力部８、検索結果表示部９、部分構造抽出部１１、自動分類部１２、情報空間可視化部１３、化学物質選択部１４及び詳細情報表示部１５は、例えば汎用コンピュータ等を用いて本発明に従う情報検索プログラムを実行させることで具現化できる。
【００８５】
もう少し詳細に説明すると、本発明に従う情報検索プログラムを、コンピュータに読み込ませて、その動作を制御することにより、コンピュータ上に図１２に示す情報検索部７、検索条件入力部８、検索結果表示部９、部分構造抽出部１１、自動分類部１２、情報空間可視化部１３、化学物質選択部１４及び詳細情報表示部１５を実現することができる。また、化学物質データベース６及び検索結果格納部１０は、上記コンピュータの記憶装置上に構成される。
【００８６】
なお、以下の説明において、本発明の情報検索システムを具現化するコンピュータ自体の構成及びその基本的な機能については、当業者が当該技術分野の技術常識に基づいて容易に認識できるものであり、本発明の本質に直接関わるものでないので詳細な記載を省略する。
【００８７】
次に動作について説明する。
図１３は、実施の形態５による情報検索システムの処理の流れを示すフローチャートであり、この図に沿って動作を説明する。
先ず、検索条件入力部８を介して利用者が化学物質の検索条件を入力する（ステップＳＴ４００）。ここで、検索条件としては、官能基や環構造などの部分構造が考えられる。なお、この検索条件の入力にあたり、複数の部分構造についていずれの部分構造をも含む条件とする論理積や、いずれかの部分構造を含む条件とする論理和による検索条件入力が可能である。また、各化学物質に含まれる官能基や環構造などの情報は、化学物質データベース６の各化学物質の詳細情報として登録されているものとする。
【００８８】
次に、ステップＳＴ４１０において、情報検索部７が化学物質データベース６を検索してその検索条件に合う化学物質を抽出し、ステップＳＴ４２０でその検索結果を検索結果表示部９が表示して利用者に提示する。なお、この検索結果は、通常、検索条件に該当する化学物質の数であり、必要に応じて化学物質の物質名や分子構造なども表示する。
【００８９】
続いて、検索条件入力部８は、ステップＳＴ４１０で情報検索部７が検索した化学物質の表示情報の提示により、利用者が内容及び数の観点から見て検索の初期の目的を満たしているか否かを判断した結果としての次なる情報入力を受け付ける（ステップＳＴ４３０）。このとき、利用者が初期の目的を満たしていないと判断すれば、ステップＳＴ４００に戻り、検索条件入力部８を介して利用者が新たな検索条件を入力して再検索を行う。
【００９０】
一方、利用者が初期の目的を満たしていると判断した場合、検索条件入力部８を介して次なる処理に移行する旨を入力することで、検索結果の化学物質集合が検索結果格納部１０に格納される（ステップＳＴ４４０）。
【００９１】
次に、ステップＳＴ４５０に進み、検索結果格納部１０に格納されている化学物質集合を対象として、部分構造抽出部１１が分類基準となる部分構造の抽出を実行する。そして、部分構造抽出部１１が抽出した部分構造に基づいて、自動分類部１２が化学物質の自動分類を実行する。なお、前述した化学物質から抽出した部分構造に基づく化学物質の自動分類は、上記実施の形態１もしくは上記実施の形態２で説明した化学物質の自動分類方法によって実現される。
【００９２】
続いて、情報空間可視化部１３は、自動分類部１２が前述のようにして自動分類した化学物質の情報空間を、代表的な部分構造で関連の深いもの同士が近くになるように２次元的に配置された複数のセルからなる部分構造マップとして可視化表示する（ステップＳＴ４６０）。なお、この情報空間の可視化処理は、上記実施の形態３もしくは上記実施の形態４で説明した情報空間の可視化方法によって実行され、コンピュータに標準的に装備されるＣＲＴやＬＣＤなどの表示装置を介して表示されて利用者に提示される。
【００９３】
このあと、利用者が、情報空間可視化部１３によって可視化された部分構造マップを参照し、化学物質選択部１４を介して関心のあるセルを選択する（ステップＳＴ４７０）。つまり、情報空間可視化部１３によって可視化された部分構造マップを表示装置が表示している間、化学物質選択部１４は、セル選択情報の入力受け付け状態にある。
【００９４】
このとき、部分構造マップのセルが選択されると（セル選択情報が入力されると）、化学物質選択部１４は、検索結果格納部１０から選択されたセルに属する化学物質の名称を示す情報を抽出して情報空間可視化部１３に出力する。情報空間可視化部１３は、化学物質選択部１４からの情報を用いて、選択されたセルに対応する化学物質集合をリスト形式で表示する（ステップＳＴ４８０）。この選択されたセルに対応する化学物質集合のリストは、コンピュータに標準的に装備されるＣＲＴやＬＣＤなどの表示装置に表示されて利用者に提示される。
【００９５】
次に、ステップＳＴ４９０において、利用者がこのリスト形式で表示された化学物質集合を参照し、化学物質選択部１４を介して関心のある化学物質を１つ選択する。化学物質選択部１４は、リスト形式の化学物質集合を基に入力された化学物質の選択情報に合致する化学物質についての詳細情報を検索結果格納部１０から取り出して詳細情報表示部１５に出力する。
【００９６】
これにより、詳細情報表示部１５は、化学物質選択部１４から入力された化学物質の選択情報に合致する化学物質についての詳細情報を表示する（ステップＳＴ５００）。この化学物質の詳細情報は、コンピュータに標準的に装備されるＣＲＴやＬＣＤなどの表示装置に表示されて利用者に提示される。
【００９７】
上述のようにして、リスト形式の化学物質集合を基に選択された化学物質の詳細情報を詳細情報表示部１５が表示する間、化学物質選択部１４は、情報入力の受け付け状態にある。ここで、利用者が、詳細情報表示部１５に表示された化学物質の詳細情報を参照し、満足するものであるか否かを判断する（ステップＳＴ５１０）。
【００９８】
この判断の結果、利用者が満足できるものであったと判断した場合、本実施の形態による情報検索システムは、ステップＳＴ５２０に進んで一連の処理を終了する。一方、満足できるものではなかったと判断した場合、利用者は、ステップＳＴ４９０の処理に戻り、化学物質選択部１４を介して、リスト形式で表示されている化学物質集合の中から別の化学物質を指定してその内容を参照したり、ステップＳＴ４７０に戻って部分構造マップの別のセルを選択する。このようにして、利用者は、部分構造マップで可視化された情報空間を見ながら、満足するまで検索を繰り返す。
【００９９】
なお、化学物質データベース６の規模が小さい場合には、検索結果格納部１０は、化学物質データベース６で代用することも可能である。また、ステップＳＴ５２０での終了は、選択された検索結果の化学物質集合を対象とした自動分類、情報空間可視化に対するものであり、満足するものがなかった場合にはステップＳＴ４００に戻り、新たな検索条件を検索条件入力部８に入力する。
【０１００】
次に、上述したステップＳＴ４６０からステップＳＴ５００までの処理を具体例を挙げて詳細に説明する。
図１４は、実施の形態５の情報検索システムによる処理の実行時に利用者に提示される検索結果のスナップショットを示す図である。図に示すウィンドウ１６，１７，１８は、コンピュータに標準的に装備されるＣＲＴやＬＣＤなどの表示装置の表示画面上に、情報空間可視化部１３が可視化した部分構造マップとしてステップＳＴ４６０で表示されるウィンドウ、部分構造マップを参照して選択されたセルに対応する化学物質のリストとしてステップＳＴ４８０で表示されるウィンドウ、リスト形式の化学物質集合を基に選択された化学物質の詳細情報としてステップＳＴ５００で表示されるウィンドウである。
【０１０１】
例えば、ステップＳＴ４６０において部分構造マップのウィンドウ１６が表示された状態で、部分構造マップ中に説明の便宜上斜線を施したセルを、利用者がマウスなどの化学物質選択部１４を介してポインティングして選択したとする。これにより、化学物質選択部１４は、選択されたセルに属する化学物質の名称を示す情報を検索結果格納部１０から読み出して情報空間可視化部１３に出力する。情報空間可視化部１３は、そのセルに対応する自動分類された化学物質クラスタの化学物質をリスト形式でウィンドウ１７のように表示する。
【０１０２】
図示の例では、物質名が、「２，４，６−トリジメチルアミノ−１，３，５−トリアジン」、「２，４−ジジメチルアミノ−６−メチルアミノ−１，３，５−トリアジン」、「２，４，６−トリヒドロキシメチルメチルアミノ−１，３，５−トリアジン」という、基本骨格が共通で一部が置換されている化学物質がクラスタになっていたことがわかる。
【０１０３】
次に、このウィンドウ１７上で、利用者が、「２，４，６−トリジメチルアミノ−１，３，５−トリアジン」という化学物質をマウスなどの化学物質選択部１４を介してポインティングすることによって選択する。これにより、化学物質選択部１４は、化学物質選択部１４から入力された化学物質の選択情報に合致する化学物質についての詳細情報を検索結果格納部１０から取り出し、詳細情報表示部１５に出力する。詳細情報表示部１５は、その化学物質の詳細情報をウィンドウ１８のように表示する。利用者は、ウィンドウ１８の表示を参照して、それが満足するものであるか否かを判断することになる。
【０１０４】
以上のように、この実施の形態５によれば、上記実施の形態１や上記実施の形態２による自動分類による効果に加え、上記実施の形態３や上記実施の形態４による情報空間の可視化による効果も得られることから、検索された化学物質集合の全体概要を見ながら容易に個々の化学物質の詳細情報を確かめることができる情報検索システムを提供することができる。
【０１０５】
なお、上記実施の形態５では、図１３に示すステップＳＴ４７０で利用者が関心のあるセルを選択して、ステップＳＴ４８０で選択されたセルに対応する化学物質集合をリストの形で表示した後、ステップＳＴ４９０で利用者がそのリストを見て関心のある化学物質を１つ選択し、ステップＳＴ５００でその詳細情報を表示する例を説明したが、ステップＳＴ４７０で利用者が選択したセルに対応する化学物質集合に含まれている化学物質の数が１個、または表示画面の制約から決まる所定の個数よりも小さい場合には、ステップＳＴ４８０及びＳＴ４９０を省略して化学物質の詳細情報を表示するようにしてもよい。
【０１０６】
また、上記実施の形態５では、化学物質データベース６の規模が大きく、前処理として検索条件入力部８より入力した官能基や環構造による検索条件により情報検索を行って、自動分類や情報空間の可視化の対象となる化学物質の数を絞り込んだ場合について示したが、化学物質データベース６の規模が小さい場合には、化学物質データベース６の内容を全て検索結果格納部１０に入れておき、ステップＳＴ４４０から処理を実行するように構成してもよい。
【０１０７】
これは、ステップＳＴ４００で化学物質データベース６における全ての化学物質が該当する検索条件を入力し、ステップＳＴ４３０で「ＹＥＳ」と判断したことに対応する。さらに、検索条件入力部８に入力する官能基や環構造の候補となるものを化学物質データベース中から予め抽出しておいて、それを選択することにより簡易に入力できるようにしてもよい。
【０１０８】
また、ステップＳＴ４７０で利用者が関心のあるセルを１つ又は複数個選択して、それらのセルに対応する化学物質集合を検索結果格納部１０に格納して、ステップＳＴ４５０に移れるようにしてもよい。
【０１０９】
また、ステップＳＴ５００で化学物質の詳細情報を表示するとき、情報空間可視化部１３で可視化された部分構造マップのセルを代表する部分構造を、表示色などの属性を変えて分子構造中に分かりやすく表示するようにしてもよい。
また、検索結果格納部１０に格納された化学物質集合のデータを化学物質データベース６のデータとして切り替えられるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】この発明による化学物質の部分構造の抽出を説明する図である。
【図２】この発明による化学物質の部分構造の抽出を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１による化学物質の自動分類方法における学習フェーズの処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による化学物質の自動分類方法における分類フェーズの処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３による情報空間の可視化方法における処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】部分構造を表示するセルの２次元配置例を示す説明図である。
【図７】図６中のセルを用いて部分構造に関する情報空間を可視化した表示例を示す図である。
【図８】図７中の各セルに含まれる化学物質の分子構造を示す図である。
【図９】図７中のセルに化学物質の癌細胞の増殖抑制を調べた結果を表示した場合を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による情報空間の可視化方法の他の実施の形態における処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態４による可視化方法で可視化された情報空間の表示例を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態５による情報検索システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態５による情報検索システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態５の情報検索システムによる処理の実行時に利用者に提示される検索結果のスナップショットを示す図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１，１−１〜１−４  セル、２，４  部分構造、３  円、５  境界線、６  化学物質データベース、７  情報検索部、８  検索条件入力部、９  検索結果表示部、１０  検索結果格納部、１１  部分構造抽出部、１２  自動分類部、１３  情報空間可視化部、１４  化学物質選択部、１５  詳細情報表示部、１６〜１８  ウィンドウ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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