(57)【要約】【課題】  反応物の原子系における原子を生成物の原子系における対応原子にマッチングさせるコンピュータを用いる方法及びシステムを提供することである。【解決手段】  マッチングは、一意の原子マッチングを含んでもよいマッチングアルゴリズムと、共通のトポロジー領域のマッチングと、ジオメトリの類似性に基づく原子のマッチングの連鎖によって実施する。共通トポロジー中心を、一意の原子又はユーザーが定義した原子をトポロジーマッチングアルゴリズムのためのシーズとして用いることによって選択してもよい。トポロジーマッチングアルゴリズムは、原子を共通のトポロジー領域に繰り返しマッチングさせてもよい。ジオメトリアルゴリズムは、いずれの残っている曖昧原子にマッチングさせるために用いてもよい。ジオメトリアルゴリズムのライブラリは、自動で又はユーザー入力のいずれかによって、最高のパフォーマンスを提供するものが選択されるように構成されてもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応物原子系における原子を生成物原子系における対応原子にマッチングさせるコンピュータ実施可能な方法であって、前記反応物系が化学反応で前記生成物系を生成するところのコンピュータ実施可能な方法において：
前記反応物における一又は二以上の原子の少なくとも一の群を、前記生成物における一又は二以上の原子の少なくとも一の群に、前記の一又は二以上の原子の群が共通のトポロジー範囲内にあるならば、マッチングさせる段階と；
前記反応物系における複数の他の原子を、前記生成物系における複数の他の原子に、前記反応物系における前記の他の原子のジオメトリの前記生成物系における前記の他の原子のジオメトリのと類似性に基づいて、マッチングさせる段階と；を備える方法。
【請求項２】
前記のトポロジーの範囲は、一又は二以上の原子の前記の群内の原子の連結値と、前記群内の前記原子に隣接する原子の連結値とを決定することによって特徴付けられる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記の共通のトポロジー範囲は、一又は二以上の原子の前記の群より多くの原子を含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記の共通のトポロジー範囲は、一又は二以上の原子の前記群を越えて少なくとも一の結合された原子だけ拡げるものである請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ジオメトリの類似に基づいた前記マッチングは、前記反応物系と前記生成物系との間の互いに対する相対的な原子位置の全偏差を最小にするマッチである請求項１に記載の方法。
【請求項６】
一又は二以上の原子をマッチングさせるためにユーザーが入力を入れる段階を備えた請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記のユーザーにマッチングされた原子の少なくとも一つは、共通のトポロジー範囲によって囲まれた複数の原子を見つけるための中心開始点として用いられ、ここで、前記の複数の原子は前記のユーザーにマッチングされた原子の少なくとも一つを含むものである請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記反応物系において一意の原子を前記生成物系における対応原子にマッチングさせる段階を備え、ここで、一意の原子にマッチングさせる段階はユーザー入力と独立して作用する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記の一意の原子の少なくとも一つは、共通のトポロジー範囲によって囲まれた複数の原子を見つけるための中心開始点として用いられ、ここで、前記の複数の原子は前記の一意の原子の少なくとも一つを含むものである請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
反応物原子系の全原子を生成物原子系の対応原子にマッチングさせるコンピュータ実施可能な方法であって、前記反応物系が化学反応で前記生成物系を生成するところのコンピュータ実施可能な方法において：
ａ）前記の反応物及び生成物原子系における原子配置及び結合を表すデータを受け取る段階と；  
ｂ）前記反応物系における一又は二以上の原子の群を、前記生成物系の一又は二以上の原子の群に、前記群が共通のトポロジー範囲内にあるならば、マッチングさせる段階と；
ｃ）共通のトポロジー範囲内に群が見つけられなくなるまで段階ｂ）を繰り返す段階と；
ｄ）残りのマッチングされていない原子をマッチングさせる段階であって、前記反応物系における前記の残りの原子のジオメトリの前記生成物系における前記の残りの原子のジオメトリとの類似性に基づいてマッチングさせる段階と；
を備えた方法。
【請求項１１】
段階ｂ）を繰り返すときに、段階ｂ）の前の繰り返しにおいてマッチングされた原子を考慮から除外する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記のトポロジー範囲は、一又は二以上の原子の前記群内の原子の連結値と、前記郡内の前記原子に隣接する原子の連結値とを決定することによって特徴付けられる請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記の共通のトポロジー範囲は、一又は二以上の原子の前記群より多い原子を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記の共通のトポロジー範囲は、一又は二以上の原子の前記群を越えて少なくとも一の結合された原子だけ拡げるものである請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ジオメトリの類似性に基づいた前記マッチングは、前記反応物系と前記生成物系との間の互いに対する相対的な原子位置の全偏差を最小にするマッチである請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
一又は二以上の原子をマッチングさせるためにユーザーが入力を入れる段階を備えた請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記のユーザーにマッチングされた原子の少なくとも一つは、共通のトポロジー範囲によって囲まれた複数の原子を見つけるための中心開始点として用いられ、ここで、前記の複数の原子は前記のユーザーにマッチングされた原子の少なくとも一つを含むものである請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記反応物系において一意の原子を前記生成物系における対応原子にマッチングさせる段階を備え、ここで、一意の原子にマッチングさせる段階はユーザー入力と独立して作用する請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記の一意の原子の少なくとも一つは、共通のトポロジー範囲によって囲まれた複数の原子を見つけるための中心開始点として用いられ、ここで、前記の複数の原子は前記の一意の原子の少なくとも一つを含むものである請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
反応物原子系における原子を生成物原子系における対応原子にマッチングさせるコンピュータを用いるシステムであり、ここで、反応物系は化学反応で生成物系を生成するものであるところのシステムは：
前記反応物系及び生成物系における原子配置及び結合を表すデータを格納するメモリと；
前記反応物系の少なくとも一つの一又は二以上の原子の群を前記生成物系の少なくとも一つの一又は二以上の原子の群に、それらの群が共通のトポロジー領域内であるならば、マッチングさせるように作動するトポロジーマッチングモジュールと；
前記反応物系の原子のジオメトリの前記生成物系の原子のジオメトリとの類似性に基づいて、原子をマッチングさせるように作動するジオメトリマッチングモジュールと；
を備えたシステム。
【請求項２１】
前記トポロジーマッチングモジュールは、共通のトポロジー領域内の原子の群をマッチングさせるように作動し、前記ジオメトリマッチングモジュールは残りの全てのマッチングされていない原子をマッチングさせるように作動させる請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記反応物系に一意の原子を前記生成物系の対応原子にマッチングされるように作動する一意の原子マッチングモジュールを備えた請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記トポロジーマッチングモジュールは、共通のトポロジー領域内の複数の原子を見つけるために、前記の一意の原子マッチングモジュールによってマッチングされた原子を中心開始点として用いる請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
ユーザーが、前記反応物系の原子を前記生成物系の原子にマニュアルでマッチングできるようにするユーザーインターフェースを備えた請求項２０に記載のシステム。
【請求項２５】
前記トポロジーマッチングモジュールは、共通のトポロジー領域内の複数の原子を見つけるために、マニュアルでマッチングされた原子を中心開始点として用いる請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
ユーザーインターフェースを備え、該ユーザーインターフェースは、前記トポロジーマッチングモジュール及び前記ジオメトリマッチングモジュールによるマッチングの結果を表示する請求項２０に記載のシステム。
【請求項２７】
前記ユーザーインターフェースは、ユーザーが前記のマッチングの結果を変更できるものである請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
請求項２０に記載のシステムは、一又は二以上の追加のジオメトリマッチングモジュールを備え、各ジオメトリマッチングモジュールは前記反応物系における原子のジオメトリの前記生成物系における原子のジオメトリとの類似性に基づいて原子をマッチングさせるように作動し、各ジオメトリマッチングモジュールは異なるジオメトリアルゴリズムを用いるであるシステム。
【請求項２９】
前記ジオメトリアルゴリズム選択モジュールはユーザー入力を受けて、使用のために少なくとも一のジオメトリマッチングモジュールを選択する請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記ジオメトリアルゴリズム選択モジュールは、ユーザー入力と無関係に、使用のために少なくとも一のジオメトリマッチングモジュールを選択するように作動する請求項２８に記載のシステム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分子モデリング、特に反応軌道の分子モデリングに関するものである。さらに詳細には、本発明は、反応物系における原子の生成物系における原子へのマッチング（対応付け）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学反応のコンピュータモデリングにおいて、原子系（システム）が反応物配置（コンフィグレーション）から生成物配置へ変わる。このような反応遷移（例えば、Chem. Phys. Lett. 49, 225(1977)におけるハルグレン（Halgren）及びリプスコム（Lipscomb）による線形同期遷移法（Linear Synchronous Transit）を用いて）のような多くのモデリング法にとって、反応物の構造及び生成物の構造における対応原子間の完全なマッチングを確立することがまず必要である。現在の多くの方法では、ユーザーに対して、例えば、２組の適当なオーダーの原子のデカルト座標を入力することによって、人手（マニュアル）でこれらの対応原子を特定する必要がある。  
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
リンチ（Lynch）及びウィレット（Willet）（J. Chem. Inf. Comput. Sci. 18(3), 154(1978)）は最初に、含まれる原子の連結（結合）に基づいて分子に唯一特定のコードを割り当てる現にあるテクニック（J. Chem. Doc. 5, 107(1965)においてモルガン（Morgan）による）を分子間の等価な（同等な）原子をマッチングさせるためにどのように適用に適用できるかを証明した。リンチ（Lynch）及びウィレット（Willet）の論文では、共通の下部構造（サブストラクチャー）を特定し、繰り返し工程によって等価な原子をマッチングすることを試みるマッチングの手順について記載されている。これは、ある場合には分子のフラグメントの自動マッチングを提供できるが、曖昧なフラグメントが解決されないままに残るのが通常である。
【０００４】
ユーザーの入力がないか又は比較的ほとんどない形で、原子の反応物系（反応物の原子系）における全原子を原子の生成物系（生成物の原子系）の全原子にマッチングすることができる原子のマッチングのための自動手順を提供するという必要性は残ったままである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここで開示するのは、反応物の原子系における原子を生成物の原子系における対応原子にマッチングさせるコンピュータを用いた方法であり、ここで、反応物系は化学反応で生成物系を生成するものであるところの方法は、反応物系の少なくとも一つの一又は二以上の原子の群（グループ）を生成物系の少なくとも一つの一又は二以上の原子の群に、一又は二以上の原子の群が共通のトポロジーの領域（範囲）内であるならば、マッチングさせる段階と；反応物系の他の原子のジオメトリの生成物系の他の原子のジオメトリとの類似性（シミュラリティ）に基づいて、反応物系の他の複数の原子を生成物系の他の複数の原子にマッチングさせる段階と；を備えた方法である。
【０００６】
また、反応物の原子系における全原子を生成物の原子系における対応原子にマッチングさせるコンピュータを用いた方法であり、ここで、反応物系は化学反応で生成物系を生成するものであるところの方法は、ａ）反応物系及び生成物系における原子配置及び結合を表すデータを受ける段階と；ｂ）反応物系の一又は二以上の原子の群を生成物系の一又は二以上の原子の群に、それらの群が共通のトポロジーの領域内であるならば、マッチングさせる段階と；ｃ）共通のトポロジーの領域内に群を発見されなくなるまで、段階ｂ）を繰り返す段階と；ｄ）反応物系の他の原子のジオメトリの生成物系の他の原子のジオメトリとの類似性に基づいて、残っているマッチングされていない原子をマッチングさせる段階と；とを備えた方法を開示する。
【０００７】
また、、反応物の原子系における原子を生成物の原子系における対応原子にマッチングさせるコンピュータを用いたシステムであり、ここで、反応物系は化学反応で生成物系を生成するものであるところのシステムは、反応物系及び生成物系における原子配置及び結合を表すデータを格納するメモリと；反応物系の少なくとも一つの一又は二以上の原子の群を生成物系の少なくとも一つの一又は二以上の原子の群に、それらの群が共通のトポロジーの領域内であるならば、マッチングさせるように作動するトポロジーマッチングモジュールと；反応物系の原子のジオメトリの生成物系の原子のジオメトリとの類似性に基づいて、原子をマッチングさせるように作動するジオメトリマッチングモジュールと；を備えたシステムを開示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
いくつかの実施形態では、本発明は、反応物原子系における原子を生成物原子系における対応原子にマッチングさせるための方法及びシステムを提供する。原子系は、一又は二以上の個々の原子、一又は二以上の分子、及び／又は固体基板の一部の原子とから成ってもよい。同じ原子が反応物原子系及び生成物原子系に存在するが、一般的には原子配置及び結合は変わっている。生成物原子系の原子配置及び結合は、反応物原子系を含む化学反応によって生成される。いくつかの実施形態では、反応物原子系及び生成物原子系における原子配置及び結合は、マッチング前に特徴付けられ（キャラクタライズされ）、あるいはモデル化される。
【０００９】
ユーザーの入力を全く必要としないか、比較的ほとんど必要としない新しい原子マッチング手順が開発された。この手順は、種々のマッチングアルゴリズムのチェーンから成る。多重のアルゴリズムを連鎖することによって、自動マッチングされる原子数は、アルゴリズムのいずれか一つを用いて得られるマッチング以上に増加できる。いくつかの実施形態では、反応物原子系及び生成物原子系における全原子は、多数の原子を含むときでさえ、ユーザーの関与なしで、幅広い種類の反応物系及び生成物系に対してマッチングさせることができる。
【００１０】
手順に３つの基本コンポーネントがある。第１は、原子間の最初（初期状態）の“確定的（確実な）な”マッチングは、ユーザーの関与に基づいて、又は、単一の（一意の）原子の特性アルゴリズムによって確立する。第２に、リンチ−ウィレット手順の遂行のような、共通のトポロジーサーチを用いてマッチングを作成してもよい。このような共通のトポロジーサーチでは、サーチのために“シーズ（種）”のような何らかの最初の（初期の）確定的なマッチングを用いてもよい。最後に、残っている曖昧な原子を、一又は二以上のジオメトリアルゴリズムを用いてマッチングさせてもよい。
【００１１】
図１のフローチャートで示したような一の実施形態では、原子をマッチングさせる方法を提供する。ブロック１００では、反応物原子系及び生成物原子系の原子配置及び結合を表すデータを受け取る。次に、ブロック１１０で、最初の確定的な（一定の）原子がマッチングされる。ブロック１２０では、反応物系及び生成物系の原子群を、それらが共通のトポロジー領域（範囲）にあるならばマッチングされる。各原子の群は一又は二以上の原子を含んでもよい。いくつかの実施形態では、共通のトポロジー領域はマッチングされた原子群より大きい。いくつかの実施形態では、共通のトポロジーの多重領域を見つけることによって多重の原子群をマッチングさせる。通常、マッチングされた群内の原子を、トポロジーに基づいてマッチングされた原子の他の群を見つける前の考慮から除去しておくことは好都合である。ブロック１３０では、一意の原子として若しくは共通のトポロジーアルゴリズムによってマッチングされていない少なくともいくつかの原子は、生成物系における原子のジオメトリの生成物系の原子のジオメトリに対する類似性に基づいて、マッチングされる。ジオメトリアルゴリズムの数のいくつかを、ジオメトリの類似性を決定するために用いてもよい。いくつかの実施形態では、ジオメトリアルゴリズムはユーザーが選択する。他の実施形態では、ジオメトリアルゴリズムは、マッチングされる原子の特性に基づいて自動で選択される。図１に示したアルゴリズムチェーンにおけるアルゴリズムが全て必要というわけではない。例えば、マッチングされる一意の原子がなくてもよい。このような場合には、マッチングは、ブロック１２０で共通のトポロジー領域をマッチングさせることによって開始する。
【００１２】
図１の手順の実施例を図２Ａから図２Ｃに示す。これらの図は、アセトアルデヒドに変換されたエタノールの単純な互変異性反応を示している。目的は、反応物エタノールにおける原子を反応物アセトアルデヒドにおける対応原子にマッチングさせることである。図２Ａでは、図１のブロック１１０に対応して、確定的な原子マッチングを酸素原子間で行っている。このようなマッチングは、反応分子及び生成分子に酸素原子が１個しかないので可能となる。図２Ｂでは、図１のブロック１２０に対応して、残りのマッチングされていない原子のサブセットを共通のトポロジー領域に基づいてマッチングされる。この場合、反応分子及び生成分子における原子サブグループＣ１，Ｃ２及びＨ４は同様のトポロジーを有し、マッチングすることができることが認識される。図２Ｃでは、図１のブロック１３０に対応して、残りのマッチングされていない原子Ｈ１，Ｈ２及びＨ４はジオメトリアルゴリズムを用いてマッチングされてもよい。例えば、アルゴリズムは、、マッチングが各原子の全相対移動の最小量になる計算に基づいて、生成分子におけるＨ１を生成分子におけるＨ１にマッチングさせ、生成分子におけるＨ２を生成分子におけるＨ２にマッチングさせ、及び、生成分子におけるＨ４を生成分子におけるＨ４にマッチングさせてもよい。
【００１３】
確定的な原子マッチング
図３は、確定的原子マッチング手順の一の実施形態を示すものである。この実施形態は、一意の原子とユーザーが特定したマッチングに基づいて確定的原子を特定する。決定ブロック１３０から始めて、ユーザーが確定的原子を特定する入力を行うか否かを決定する。そうならば、これらの原子はブロック３２０でマッチングされる。次に、決定ブロック３３０が、残っているマッチングされていない原子に一意の（ユニークな）原子があるか否かを決定する。一意の原子が検出されれば、これらの原子はブロック３４０でユーザー入力なしでマッチングされる。例えば、反応系及び生成系は酸素原子１個と窒素原子１個だけを含んでもよい。この場合、確定的マッチングは、反応物酸素及び窒素と生成酸素及び窒素との間で行うことができる。いくつかの実施形態では、ブロック３２０と３４０とで行われた最初のマッチングを、共通トポロジーマッチングのための“シーズ”として用いされる。この手順は以下に詳細に定義する。
【００１４】
いくつかの実施形態では、確定的マッチングはユーザーの入力なしで実行されることを認識されたい。アルゴリズムの自動マッチングチェーンを用いて、ユーザー関与の必要性を最小若しくは除去する方法及びシステムを提供する。
【００１５】
共通のトポロジーマッチング
所定原子の周りのトポロジーは、連結値（コネクティビティ値；connectivity value）、その原子の周りの原子の種類、及び結合パターンを含む複数の特性を考慮することによって特徴付けられてもよい。諸提言紙の周りのトポロジー領域をいかなるサイズに拡張してもよい。このように、複数の原子を含む共通のトポロジー領域を見つけて、原子をマッチングさせてもよい。例えば、原子の周りのｎ次オーダーのトポロジーを、原子をある原子からの（ｎ−１）結合の半径に考えることによって決定してもよい。いくつかの実施形態では、共通のトポロジーの半径より小さい半径を有する原子だけが、誤りのマッチングの発生を低減するためにマッチングされる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、最初の確定的なマッチングでマッチングされた原子が、共通のトポロジー領域を見つけるために中心開始点（シーズ）として用いられる。このような場合では、共通のトポロジー領域は最初の確定的なマッチング原子上に中心を置く。他の実施形態では、共通トポロジーの中心は自動的に見つけられる。このようなモードは、シーズが特定されなかったか、又は、全シーズが共通のトポロジー領域を見つけるためにすでに用いられているならば有効である
【００１７】
トポグラフィカルマッチングアルゴリズムの一の実施形態を図４に示す。決定ブロック４００では、どの最初の確定的なマッチ（整合）原子が特定されたかどうかを決定する。そうならば（特定されたら）、これらの原子のうちの一つを選択してブロック４０５でトポロジーサーチ（探索）の中心開始点とする。最初の確定的なマッチ原子がないならば、ブロック４１０で他の原子を開始点として選択してもよい。ブロック４１５では、中心原子の周りのトポロジーは、反応物原子系と生成物原子系の両方において特定の半径に決定する。決定ブロック４２０では、半径内での反応物系と生成物系のトポロジーが同一であるかどうかを決定する。そうならば（同一ならば）、トポロジー決定のための半径がブロック４２５で増大し、ブロック４２５でトポロジーを再び計算する。このプロセスは、半径の増大がトポロジー的に区別される領域を生成するまで繰り返される。その点では、ブロック４３０において、共通トポロジーの領域内の少なくともいくつかの原子がマッチングされる。上述のように、マッチングされた原子は、共通トポロジーの領域より小さい半径に位置してもよく、したがって、共通トポロジーの領域内の原子のサブセットであってもよい。マッチングされた原子は、さらなるマッチング及びトポロジー決定における考慮から除外される。決定ブロック４３５では、考慮から除去されたなかったさらに最初の確定的なマッチ原子があるかどうかが決定される。そうならば（あれば）、付加的な共通トポロジー領域を見つけるために、手順（手続き、）はブロック４０５に戻る。他の最初の確定的なマッチ原子が使用できないならば、決定ブロック４４０で、他の原子がトポロジー決定のための中心開始点として用いるのに用いることができるかどうかを決定する。そうならば（用いることができれば）、さらなる操作のために、手順はブロック４１０に戻る。そうでないならば、手順はブロック４４５で終了する。
【００１８】
いくつの実施形態では、原子の周りのトポロジーは、リンチ−ウィレット手順において定義されているようなｎ次オーダーの連結値によって特徴付けられる。この手順では、ｎ次オーダーの連結値Ｖｉｎは以下の式によって与えられる：
【数１】
2004318874.tif 000003
ここで、ｊについての総和は原子ｉに隣接する全原子にわたってとる。
【００１９】
ジオメトリ類似マッチング
残っている原子若しくは曖昧なままの原子群に対しては、一又は二以上のジオメトリアルゴリズムは、残っているマッチングされていない原子に対するマッチを評価するのに用いることができて好都合である。いくつかの実施形態では、ジオメトリアルゴリズムのライブラリが使用可能であり、その中からパフォーマンス（サブグループのサイズを見ることによって）及び適用性（原子のジオメトリ分散（散布）を見ることによって）に基づいて、適当なアルゴリズムが選択されてもよい。例えば、曖昧な原子の小さな群（グループ）に対しては、異なる可能なマッチ（Ｎ原子全てが同じならば、Ｎ！可能なマッチ）のそれぞれを分析することによって、及び、反応物及び生成物状態の原子群間の相対距離／配向における全偏差を最小にするマッチを選択することによって、Ｎ個の反応物原子及びＮ個の生成物原子の間にマッチがなされてもよい。この手順の計算コストはＮ！のオーダーなので、このプロセスは曖昧な原子の相対的に小さい群だけのために用いられるのが有利である。本発明の一の実施形態では、この手順は約６個以下の群に対して用いられる。曖昧な原子の大きめの群があるならば、これらはより小さな群に分割することができ、又は、個々に曖昧な反応原子を選択し、もとの（オリジナルの）位置に最近接の生成物系において同じ種類の原子にそれらを１個づつマッチングする異なるアルゴリズムを（好適には自動で）選択してもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態では、ユーザーはどのジオメトリアルゴリズムをしようするか選択するのを許される。他の実施形態では、ジオメトリアルゴリズムは自動で選択される。いくつかの実施形態では、一以上のジオメトリアルゴリズムを使用する。例えば、最初の確定的マッチング及びトポロジーマッチングの後、マッチングされていないままの複数の原子群があってもよい。反応原子群を対応する生成物原子群にマッチングさせるアルゴリズムを最初に使用するのも好都合かもしれない。個々の群内の原子は、適当なジオメトリアルゴリズムを用いてマッチングすることができる。上述のように、少数の原子だけを含む群は多くの原子を含む群とは異なるアルゴリズムを用いると最もよくマッチングするだろう。
【００２１】
ジオメトリマッチングアルゴリズムの一の実施形態を図５に示す。決定ブロック５００では、マッチングされていない原子が残っているかどうかが決定される。そうならば（残っているならば）、ブロック５１０でジオメトリマッチングアルゴリズムが選択される。マッチングされていない原子が残っていないならば、手順はブロック５２０で終了する。ブロック５３０で、選択されたジオメトリマッチングアルゴリズムを、可能なマッチを得るために一又は二以上の原子群に適用する。選択されたジオメトリマッチングアルゴリズムが残っている原子の全ての群に対しては適切でないならば、残っている原子の全てではないがブロック５３０でマッチングされてもよい。次いで、残っているマッチングされていない原子があるか否かを決定するするために、手順は決定ブロック５１０に戻る。あるならば、一又は二以上の残っている原子の群に対して適した異なるジオメトリマッチングアルゴリズムをブロック５１０で選択でき、ブロック５３０で適用できる。手順は、残っているマッチングされていない原子なくなるまで繰り返すことができる。
【００２２】
コンピュータに組み込まれるシステム
一の実施形態では、原子マッチング機能性を有するコンピュータに組み込まれるシステムを備える。いくつかの実施形態では、システムは、原子配置を表し、反応物及び生成物原子系における結合のデータを格納する少なくとも一のメモリと、一意の原子をマッチング（マッチ）するように作動する一意の原子マッチングモジュールと、共通トポロジーに基づいて原子をマッチングするように作動するトポロジーマッチングモジュールと、ジオメトリの類似性に基づいて原子をマッチングするように作動するジオメトリマッチングモジュールと、を備える。一意の原子マッチングモジュールは、メモリから原子データを受け取り、一意の原子をマッチングするように進行する。次いで、トポロジーマッチングモジュールは、メモリから原子データを受け取り、上述のようなアルゴリズムを実行して、共通トポロジー領域を見つけ、次いで、共通トポロジー領域内の一又は二以上の原子の群にマッチングさせる。ジオメトリマッチングモジュールはメモリから原子データを受け取り、一又は二以上のジオメトリアルゴリズムを用いて原子をマッチングさせることもできる。
【００２３】
コンピュータに組み込まれるシステムの一の実施形態を図６に示す。システムは、メモリ６００と、ユーザーインターフェース６１０と、一意の原子マッチングモジュール６２０と、トポロジーマッチングモジュール６３０と、ジオメトリアルゴリズム選択モジュール６４０と、一又は二以上のトポロジーマッチングモジュール６５０ａ及び６５０ｂとを備える。メモリ６００は、原子配置を表し、反応物及び生成物原子系における結合のデータを格納する。システムの操作は、一意の原子マッチングモジュール６２０がメモリ６００から反応物及び生成物原子データを受け取り、一意でかつこのような原子にマッチする原子があるか否かを決定するように行われる。ユーザーインターフェース６１０は、ユーザーから入力を受けて、手動で原子にマッチングさせてもよい。トポロジーマッチングモジュール６３０は、一意の原子マッチングモジュール６２０によってかつユーザーインターフェース６１０によってマッチングされた原子を受けて、共通トポロジー探索においてシーズとして用いる。トポロジーマッチングモジュール６３０は、メモリ６００内の原子データを用いて、共通トポロジー領域を繰り返し計算し、それらが見つかると、マッチングされた原子の群をその後の計算から除外する。いったん、共通トポロジー領域が見つからなくなると、ジオメトリアルゴリズム選択モジュール６４０は、一又は二以上のトポロジーマッチングモジュール６５０ａ及び６５０ｂを自動で選択し、残っている原子の数及び／又は分布を考慮することによって、マッチングされていない原子について操作する。いくつかの実施形態では、ジオメトリアルゴリズム選択モジュール６４０は、ユーザーインターフェース６１０から受け取ったユーザー入力に基づいてその選択を行う。選択されたトポロジーマッチングモジュール６５０ａ及び６５０ｂを用いて、残っているマッチングされていない原子をマッチングさせる。一意の原子マッチングモジュール６２０と、トポロジーマッチングモジュール６３０と、トポロジーマッチングモジュール６５０ａ及び６５０ｂとは、ユーザーがマッチを見ることができるように、ユーザーインターフェース６１０に結果の原子のマッチを出力する。いくつかの実施形態では、ユーザーインターフェース６１０によってユーザーは結果のマッチを変更することができる。
【００２４】
種々の実施形態では、官能基系を提示するために、図６のシステムの全てではないコンポーネントを表示する必要がある。例えば、いくつかの実施形態では、、ユーザーインターフェース６１０及び一意の原子マッチングモジュール６２０はなくてもよく、又は、ジオメトリアルゴリズム選択モジュール６４０はなくてもよい。
【００２５】
コンピュータに上述した段階を実行させるソフトウェアを格納したディスク、ＣＤ、電子メモリ等のようなコンピュータ読取可能媒体を有し、又は接続された一般目的コンピュータにおいて実現してもよいことは理解されたい。コンピュータ読取可能媒体は、反応物及び生成物原子の原子配置及び結合を表すデータを格納し、原子マッチングアルゴリズム、システムは、上述の機能を実施するのに要する情報を取り出す。キーボード及び／又はマウスのような表示及びユーザー入力装置を備え、上述のユーザー入力及びユーザーインターフェースを実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】確定的な原子マッチング、トポロジーマッチング、及びジオメトリに基づいたマッチングを含む原子マッチングアルゴリズムチェーンを示すフローチャートである。
【図２Ａ】反応物及び生成物のモジュールについて図１で示したマッチングアルゴリズムチェーンの作用を示す図である。
【図２Ｂ】反応物及び生成物のモジュールについて図１で示したマッチングアルゴリズムチェーンの作用を示す図である。
【図２Ｃ】反応物及び生成物のモジュールについて図１で示したマッチングアルゴリズムチェーンの作用を示す図である。
【図３】確定的な原子マッチングアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図４】共通のトポロジー領域（範囲、リージョン）に基づいた原子をマッチングさせるためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】ジオメトリの類似性に基づいた原子をマッチングさせるためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図６】原子マッチングのためのコンピュータを用いるシステムを示す図である。
【図１】
2004318874.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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