Faits :
A.
G._ et H._ ainsi que F._ SA sont copropriétaires des parcelles n os 1'236 et 1'237 du registre foncier de la commune de Cologny ainsi que de la parcelle n o 457, dépendance de la parcelle n° 1'237. Ces bien-fonds, d'une surface respectivement de 1'753, 2'743 et 139 m 2, sont situés sur le coteau de Cologny, au 4, chemin des Princes. La parcelle n° 1'237 comprend une maison d'habitation d'une surface au sol de 164 m 2, ainsi qu'un garage privé, alors que les parcelle n os 1'236 et 457 sont vides de construction. Les parcelles principales de ce terrain sont situées à cheval sur la zone 5 (zone villas), pour 1'951 m 2et sur la zone 4B protégée, pour 2'548 m 2. Une partie de ces biens-fonds se trouve aussi dans le périmètre de protection instauré par la loi genevoise sur la protection générale des rives du lac du 4 décembre 1992 (LPRLac; RS/GE L 4 10).
En 2014, une demande de démolition ainsi qu'une demande préalable de construire un bâtiment de logements ont été déposées par F._ SA pour le compte de l'ancienne propriétaire des parcelles précitées, auprès du Département de l'aménagement, du logement et de l'environnement du canton de Genève (devenu le Département du territoire). Depuis lors, le projet a subi plusieurs modifications et a été traité en demande définitive. Dans le cadre de l'instruction de cette demande, l'ensemble des préavis a été favorable, dont notamment celui de la Commission d'urbanisme et de la Commission des monuments de la nature et des sites (CMNS). La commune de Cologny avait préavisé favorablement le projet le 27 août 2014 puis s'était ravisée dans les préavis suivants, notamment le 20 avril 2016: elle sollicitait le maintien du niveau du rez-de-chaussée d'un des deux bâtiments à une hauteur de 417,4 m au lieu de 419 m. Le Département du territoire lui a indiqué à cet égard que les niveaux du terrain avaient été adaptés aux demandes de la CMNS afin que le projet soit adapté à la topographie générale du périmètre, le niveau du terrain naturel étant de 419 m.
Par décisions du 1 er juin 2016, le Département du territoire a délivré une autorisation de démolir les bâtiments érigés sur la parcelle n o 1'237 ainsi qu'une autorisation de construire la version n o 5 du 26 mai 2016 d'un projet de deux bâtiments de 21 logements avec garage souterrain, un rez inférieur, un rez-de-chaussée, un étage et un attique, des panneaux solaires et des sondes géothermiques sur les deux parcelles. Le projet était de haute performance énergétique (HPE).
E._, B._ et A._, C._ et D._ (ci-après: E._ et consorts), propriétaires de parcelles voisines, ont notamment interjeté des recours auprès du Tribunal administratif de première instance du canton de Genève (ci-après: le TAPI) contre l'autorisation de construire, invoquant des dérogations importantes et injustifiées à la législation applicable. Par jugement du 15 novembre 2017, le TAPI a rejeté les recours, après avoir entendu l'architecte responsable du projet.
E._ et consorts ont déposé recours contre le jugement du 15 novembre 2017 auprès de la Chambre administrative de la Cour de justice du canton de Genève (ci-après: la Cour de justice). Celle-ci a procédé à une inspection locale le 10 décembre 2018 en présence des parties et de représentants du Service de l'air, du bruit et des rayonnements non ionisants. Par arrêt du 21 mai 2019, la cour cantonale a rejeté les recours.
B.
Agissant par la voie du recours en matière de droit public, E._ et consorts demandent principalement au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêt du 21 mai 2019 et l'autorisation de construire du 1 er juin 2016. Ils concluent subsidiairement au renvoi de la cause à l'instance précédente pour nouvelle décision au sens des considérants.
La Cour de justice s'en rapporte à justice quant à la recevabilité des recours et persiste dans les considérants et le dispositif de son arrêt. L'intimée et le Département du territoire concluent au rejet du recours. Un second échange d'écritures a eu lieu, au terme duquel les parties ont maintenu leurs positions. Les recourants ont encore déposé des observations spontanées, le 29 novembre 2019.
C.
Par ordonnance du 30 juillet 2019, le Président de la Ire Cour de droit public a admis la requête d'effet suspensif, déposée par les recourants.
Considérant en droit :
1.
Dirigé contre une décision finale (art. 90 LTF) prise en dernière instance cantonale (art. 86 al. 1 let. d LTF) dans le domaine du droit public des constructions (art. 82 let. a LTF), le recours en matière de droit public est en principe recevable, aucune des exceptions prévues à l'art. 83 LTF n'étant réalisée. Les recourants ont pris part à la procédure de recours devant l'instance précédente (art. 89 al. 1 let. a LTF). En tant que propriétaires de parcelles directement voisines du projet de construction litigieux, ils sont particulièrement touchés par l'arrêt attaqué confirmant l'autorisation de construire, qu'ils tiennent en particulier pour non conforme à l'art. 26 al. 2 de la loi d'application de la loi fédérale sur l'aménagement du territoire du 4 juin 1987 (LaLAT; RSG L 1 30). Ils peuvent ainsi se prévaloir d'un intérêt personnel et digne de protection à l'annulation de l'arrêt attaqué. Ils ont dès lors qualité pour agir au sens de l'art. 89 al. 1 LTF.
Les autres conditions de recevabilité sont par ailleurs réunies, si bien qu'il y a lieu d'entrer en matière sur le fond.
2.
Dans leur mémoire de réplique du 18 octobre 2019, les recourants ont produit plusieurs documents. Ces pièces nouvelles, postérieures à l'arrêt attaqué, doivent être déclarées irrecevables (art. 99 al. 1 LTF).
3.
Les recourants se plaignent d'une violation de leur droit d'être entendus (art. 29 al. 2 Cst.), au motif que la Cour de justice a refusé d'auditionner un représentant de la CMNS, un représentant de la Commission d'architecture, un représentant de la Commission d'urbanisme ainsi qu'un représentant du Conseil administratif de la commune de Cologny.
3.1. Garanti à l'art. 29 al. 2 Cst., le droit d'être entendu comprend notamment le droit pour l'intéressé d'offrir des preuves pertinentes, d'obtenir qu'il soit donné suite à ses offres de preuves pertinentes et de participer à l'administration des preuves essentielles lorsque cela est de nature à influer sur la décision à rendre (ATF 140 I 285 consid. 6.3.1 p. 299 et les références citées). Toutefois, le droit d'être entendu ne peut être exercé que sur les éléments qui sont déterminants pour décider de l'issue du litige. Il est ainsi possible de renoncer à l'administration de certaines preuves offertes, lorsque le fait dont les parties veulent rapporter l'authenticité n'est pas important pour la solution du cas, lorsque les preuves résultent déjà de constatations versées au dossier ou lorsque le juge parvient à la conclusion qu'elles ne sont pas décisives pour la solution du litige ou qu'elles ne pourraient l'amener à modifier son opinion. Ce refus d'instruire ne viole le droit d'être entendu des parties que si l'appréciation anticipée de la pertinence du moyen de preuve offert, à laquelle le juge a ainsi procédé, est entachée d'arbitraire (ATF 140 I 285 consid. 6.3.1 p. 299 et les références citées).
Dans ce contexte, le recourant est soumis aux exigences accrues de motivation de l'art. 106 al. 2 LTF.
3.2. En l'espèce, la Cour de justice n'a pas donné suite aux requêtes de mesures d'instructions sollicitées, au motif que le dossier contenait des plans détaillés de la situation actuelle et du projet, des photographies y compris du chemin des Princes ainsi que des photomontages avec les bâtiments à construire. Elle a ajouté que le système d'information du territoire genevois (SITG) permettait d'avoir accès à toutes les informations nécessaires, y compris des photos aériennes du périmètre concerné. De surcroît, elle a rappelé avoir effectué un transport sur place et versé au dossier quelques photographies supplémentaires des lieux.
Les recourants exposent avoir demandé l'audition d'un représentant de la CMNS, afin qu'il explique la raison pour laquelle la CMNS avait rendu un préavis final favorable, alors qu'elle avait émis quatre préavis antérieurs défavorables, sans que le projet ait été modifié. Il ressort cependant de l'arrêt attaqué que le projet de construction a été adapté à de nombreuses reprises en fonction des préavis de la CMNS pour finalement être accepté par celle-ci le 22 mars 2016. Par ailleurs, comme l'a relevé à juste titre la cour cantonale, il ne lui appartient pas d'examiner le projet de construction à l'aune de toutes les exigences des préavis antérieurs et défavorables de la CMNS.
Les recourants prétendent aussi que l'audition d'un représentant de la Commission d'architecture aurait permis de comprendre les critères analysés pour autoriser le projet. Ils n'exposent cependant pas en quoi cette audition aurait pu exercer une influence sur l'issue de la procédure, dans la mesure où cette commission n'a pas eu à se prononcer sur le projet litigieux.
Les recourants soutiennent encore que l'audition d'un représentant de la Commission d'urbanisme aurait permis de réparer le vice qu'entachait son préavis, soit l'absence de mention de la dérogation prévue à l'art. 26 al. 2 LaLAT. Cet élément n'est cependant pas décisif pour la solution du litige dans la mesure où l'autorisation de construire mentionne expressément cette disposition et où les recourants ont pu faire valoir leurs droits à cet égard dans la procédure cantonale.
Les recourants font encore valoir que les déclarations d'un représentant de la commune auraient été indispensables au regard des préavis défavorables rendus par elle. A nouveau, les recourants ne démontrent pas en quoi cette audition pourrait avoir une incidence sur l'issue de la procédure puisque cette instance s'est exprimée par le biais de son préavis défavorable et qu'il a été pris en compte par les juges cantonaux.
Ainsi, les intéressés ne démontrent pas que la Cour de justice aurait procédé à une appréciation anticipée des preuves entachée d'arbitraire en renonçant à administrer les preuves requises. Dans ces conditions, le grief de la violation du droit d'être entendu peut être rejeté.
4.
Les recourants reprochent à l'instance précédente d'avoir considéré que l'application de l'art. 26 al. 2 LaLAT et partant des principes qui régissent la zone 4B protégée, permettait de faire abstraction des règles constructives prévues par la LPRLac. Ils font grief à la cour cantonale d'avoir violé l'art. 17 LAT (consid. 4.1) et appliqué de manière arbitraire l'art. 26 al. 2 LaLAT et les art. 3 al. 1, 7 al. 1, 11 et 13 LPRLac (consid. 4.2).
4.1. Selon l'art. 17 al. 1 let. c LAT, les zones à protéger comprennent les localités typiques, les lieux historiques, les monuments naturels ou culturels.
Les recourants n'indiquent pas en quoi la construction de logements sur des parcelles à cheval sur la zone villas 5 et la "zone 4B protégée", qui sont spécifiquement des zones à bâtir, serait de nature à violer l'art. 17 LAT. C'est dès lors en vain qu'ils arguent d'une violation de l'art. 17 LAT, lequel ne fait qu'offrir à l'autorité de planification la possibilité de prévoir des zones à protéger.
4.2. Appelé à revoir l'interprétation d'une norme cantonale sous l'angle restreint de l'arbitraire, le Tribunal fédéral ne s'écarte de la solution retenue par l'autorité cantonale de dernière instance que si celle-ci apparaît insoutenable, en contradiction manifeste avec la situation effective, adoptée sans motifs objectifs et en violation d'un droit certain. En revanche, si l'application de la loi défendue par l'autorité cantonale ne s'avère pas déraisonnable ou manifestement contraire au sens et au but de la disposition ou de la législation en cause, cette interprétation sera confirmée, même si une autre solution - même préférable - paraît possible (ATF 141 I 172 consid. 4.3.1 p. 177 et les références citées). De plus, il ne suffit pas que les motifs de la décision attaquée soient insoutenables, encore faut-il que cette dernière soit arbitraire dans son résultat (ATF 140 III 16 consid. 2.1 p. 18).
Le grief de violation du droit cantonal est soumis à des exigences de motivation accrue (art. 106 al. 2 LTF; cf. ATF 142 II 369 consid. 2.1 p. 372).
4.2.1. En vertu de l'art. 26 al. 2 LaLAT, lorsque l'implantation d'une construction est prévue à proximité immédiate ou lorsqu'elle chevauche une limite de zones sur un terrain situé dans une zone à bâtir, limitrophe d'une zone à bâtir 3 ou 4, le département peut, après consultation de la commission d'urbanisme, faire bénéficier la construction prévue des normes applicables à cette dernière zone. Conformément à l'art. 26 al. 3 LaLAT, cette dérogation n'entraîne pas de modification des limites de zones.
La LPRLac a pour but de protéger les rives du lac et les zones sensibles voisines ainsi que de faciliter des accès publics aux rives du lac en des lieux appropriés dans la mesure où il n'est pas porté atteinte à des milieux naturels dignes de protection (art. 1 al. 1 LPRLac).
4.2.2. En l'espèce, la situation est singulière puisque la zone 4B protégée constitue un périmètre rectangulaire au-dessus de la route de Thonon incrustée dans la zone 5, à la hauteur du vieux village de Vésenaz. Les parcelles concernées par les autorisations litigieuses sont ainsi colloquées en partie en zone de village protégé (zone 4B) et en partie en zone villas (zone 5). De plus, une partie des biens-fonds se situe dans le périmètre de protection instauré par la LPRLac.
Il ressort de l'arrêt attaqué que le périmètre délimité par la LPRLac concerne principalement la partie des parcelles sise en zone 5 ainsi qu'une petite enclave en zone 4B protégée. La superposition de la LPRLac à la zone 4B protégée relève, selon le Département du territoire, d'une imprécision des cartes lors de leur digitalisation. La cour cantonale a ajouté que selon le plan annexé à la LPRLac (art. 2 LPRLac; plan 29'287 du 10 janvier 2003), dessiné à l'échelle 1:5000, l'épaisseur du trait entourant le périmètre représente près de 10 m: l'explication donnée par le Département du territoire était ainsi corroborée par l'imprécision du plan lié à son échelle ainsi que par la digitalisation ultérieure des cartes. La Cour de justice a donc retenu que les parcelles en question étaient en pente en direction du lac et, paradoxalement, leur partie supérieure, représentant 43 % de la surface, était sise en zone 5 protégée par la LPRLac et leur partie inférieure, représentant le 57 % de la surface, en zone 4B protégée: en effet, le périmètre de protection des rives du lac contournait la zone 4B protégée, à la hauteur des parcelles. Pour la Cour de justice, il convenait de retenir que les parcelles étaient à cheval sur deux zones de construction, ainsi que sur deux zones de protection afférentes à celles-ci.
4.2.3. La Cour de justice a estimé que le Département pouvait, à teneur de l'art. 26 al. 2 LaLAT, faire bénéficier les constructions prévues des normes applicables à la zone 4B protégée. Elle a d'abord relevé que la première condition d'application de l'art. 26 al. 2 LaLAT était remplie, s'agissant d'une circonstance particulière; la loi prévoyait que l'application des règles permettant une densification supplémentaire était possible pour des terrains jouxtant une zone 3 ou 4, elle l'était a fortiori pour des parcelles dont une partie était sise en zone 4. L'instance précédente a ensuite exposé que la seconde condition de l'art. 26 al. 2 LaLAT était respectée puisque la Commission d'urbanisme s'était prononcée sans observations, par deux fois, la dernière fois à propos de la 5 ème version du projet qui prévoyait la même implantation des deux bâtiments que celle finalement autorisée.
Les juges cantonaux ont encore précisé que l'application des normes de la zone 5 et de la zone de protection des rives du lac à toute la surface, telle qu'alléguée par les recourants, n'était pas envisageable selon les termes mêmes de l'art. 26 al. 2 LaLAT. Ils ont enfin ajouté que l'implantation des bâtiments était pour l'essentiel dans la partie "4B protégée" des parcelles.
En conséquence, l'instance précédente a jugé que par le biais de la dérogation prévue à l'art. 26 al. 2 LaLAT, c'étaient les règles de constructions applicables à la zone 4B protégée qui étaient applicables aux constructions projetées et non celles de la zone de protection des rives du lac se superposant à la zone 5 uniquement, à tout le moins pas pour l'entier de la surface concernée, la zone 5 ne pouvant être étendue au reste des parcelles, en raison du texte clair de l'art. 26 al. 2 LaLAT.
A titre subsidiaire, la cour cantonale a ajouté que, s'agissant de la LPRLac, le projet prévoyait sur la partie des parcelles sise dans le périmètre de protection des rives du lac, une densification ne dépassant pas le taux de 22 % possible en vertu de la LPRLac pour une construction HPE (art. 3 al.1 LPRLac).
4.2.4. Face à ce raisonnement, les recourants se contentent d'affirmer qu'il n'existe aucune circonstance particulière qui devrait conduire à l'application de l'art. 26 al. 2 LaLAT. Ils avancent aussi que l'application de l'art. 26 al. 2 LaLAT dans ce cas particulier conduirait à porter une atteinte considérable tant à l'intérêt public prévu par la LPRLac de préservation des parcelles et leur végétation qu'à leurs intérêts privés (perte de vue sur le lac).
Ce faisant, les recourants ne répondent pas réellement à l'argumentation approfondie et circonstanciée de la cour cantonale qui explique pourquoi elle a appliqué le régime de la zone 4B protégée à la configuration particulière des lieux. Il ressort en effet clairement de l'art. 26 al. 2 LaLAT que cette disposition vise à faire bénéficier les projets de règles de construction de la zone adjacente. L'application de cette norme dérogatoire implique donc que les principes qui régissent une zone s'effacent au profit de celle voisine. Dans la mesure où le projet litigieux a été mis au bénéfice de l'art. 26 al. 2 LaLAT, il n'est pas insoutenable de considérer que cette disposition entraîne l'application des prescriptions de la zone 4B protégée au détriment de celles prévues non seulement par la zone 5 mais aussi par la LPRLac, étant rappelé que celle-ci ne régit pas la partie de la parcelle située en zone 4B protégée. Cela est d'autant plus compréhensible que la zone 4B protégée et la zone protégée des rives du lac constituent deux zones à protéger au sens de l'art. 17 LAT (art. 29 al. 1 LaLAT). Ainsi, les recourants ne parviennent pas à démontrer le caractère arbitraire de l'argumentation de la Cour de justice, telle qu'exposée ci-dessus au considérant 4.2.3. De surcroît, il faut rappeler que, confronté à une décision cantonale fondée sur le droit cantonal et raisonnablement motivée, le Tribunal de céans s'impose une certaine retenue dans l'appréciation de circonstances locales dont les autorités cantonales ont une meilleure connaissance que lui (cf. ATF 138 II 77 consid. 6.4 p. 89; 137 II 152 consid. 5.4.1 p. 163; 121 III 75 consid. 3c p. 79).
L'instance précédente était ainsi en droit d'admettre de manière soutenable que les règles de construction relatives à la zone 4B protégée trouvaient application en l'espèce par le biais de la dérogation de l'art. 26 al. 2 laLAT et que la LPRLac ne s'appliquait pas au projet litigieux.
4.2.5. Enfin, c'est en vain que les recourants se prévalent d'une violation des art. 3 al. 1, 7 al. 1, 11 et 13 LPRLac, dès lors qu'il ne s'agit que d'une argumentation subsidiaire des juges cantonaux.
5.
Les recourants se plaignent encore d'une application arbitraire de l'art. 106 al. 1 de la loi genevoise sur les constructions et les installations diverses du 14 avril 1988 (LCI; RS/GE L 5 05).
5.1. Selon le droit cantonal genevois, les demandes d'autorisation de construire sont soumises, à titre consultatif, au préavis des communes, des départements et des organismes intéressés. L'autorité de décision n'est pas liée par ces préavis (art. 3 al. 3 LCI).
Selon l'art. 106 al. 1 LCI, "dans les villages protégés, le département, sur préavis de la commune et de la commission des monuments, de la nature et des sites, fixe dans chaque cas particulier l'implantation, le gabarit, le volume et le style des constructions à édifier, de manière à sauvegarder le caractère architectural et l'échelle de ces agglomérations ainsi que le site environnant. Le département peut en conséquence, à titre exceptionnel, déroger aux dispositions régissant les distances entre bâtiments, les distances aux limites de propriétés et les vues droites".
Cette disposition confère un large pouvoir d'appréciation au département compétent. Celui-ci peut fixer lui-même les règles applicables aux constructions dans le but de sauvegarder le caractère d'un village et le site environnant, et déroger aux dispositions ordinaires. Ce large pouvoir d'appréciation et de décision implique la possibilité de refuser un projet qui, ne respectant pas ces prescriptions spéciales, porterait une atteinte excessive au caractère d'un village protégé, soit que les bâtiments existants méritent une protection particulière, soit que le projet en lui-même n'est pas satisfaisant du point de vue de l'intégration (arrêt 1C_579/2015 du 4 juillet 2016 consid. 3.2).
5.2. En l'espèce, la cour cantonale a d'abord rappelé que le projet de construction en question avait été adapté à de nombreuses reprises en fonction des préavis de la CMNS et que des modifications avaient été apportées notamment concernant l'implantation dans le terrain et la hauteur du projet qui avait été réduite d'un niveau: une césure de 8 m avait été exigée, créant une interruption visuelle d'un bâtiment qui était à l'origine prévu d'une longueur de 51 m et avait été diminué à 33 m. La Cour de justice a ensuite étudié l'intégration du projet dans le quartier. Elle a relevé à cet égard que le projet était situé en bordure de la zone 4B protégée qui s'étendait depuis la route de Thonon et que sur la parcelle voisine n° 462, sise devant les futures constructions, était érigé un bâtiment de plusieurs logements sur quatre niveaux hors sol d'une surface au sol de 440 m 2.
Enfin, à l'instar du Tribunal de première instance, la cour cantonale a exposé les motifs qui lui permettaient de faire prévaloir le préavis favorable de la CMNS sur celui défavorable de la commune. Elle a constaté que le Département n'avait pas excédé ou abusé de son pouvoir d'appréciation en suivant le dernier préavis favorable de la CMNS qui est obligatoire en zone 4B protégée et qui doit veiller à ce que le caractère architectural et l'échelle de l'agglomération soient conservés: c'était à raison que le Département s'était distancé du préavis négatif de la commune, lequel ne saurait être déterminant s'agissant de la question du niveau du rez-de-chaussée qui motive son dernier préavis négatif; celui-ci se heurtait à l'avis spécialisé de la CMNS qui insistait pour que le rez-de-chaussée soit situé au niveau du terrain naturel; de surcroît, le préavis communal avait été tout d'abord favorable, alors même que le projet était plus massif.
5.3. Face à cette argumentation, les recourants se bornent à relever que la commune s'est opposée au projet litigieux et que la dérogation de l'art. 106 al. 1 LCI n'est possible qu'à titre exceptionnel. Ils se contentent de critiquer de façon générale les préavis des différentes autorités, regrettant leur manque de motivation. Ce faisant, les recourants n'établissent nullement que l'art. 106 LCI aurait été appliqué de façon arbitraire, ni que la dérogation accordée conduirait à un résultat choquant. L'argumentation de la cour cantonale conférant au préavis de la CMNS un poids prépondérant est tout sauf insoutenable et les recourants perdent de vue que la commune avait, dans un premier temps, rendu un préavis positif. La Cour de justice pouvait ainsi, sans excéder son pouvoir d'appréciation, confirmer l'autorisation de construire litigieuse.
6.
Les recourants font enfin grief à la cour cantonale d'avoir appliqué arbitrairement les art. 14 al. 1 let. a et 15 al. 1 LCI, en déniant l'existence d'inconvénients graves causés par le projet de construction.
6.1. Le département peut refuser une autorisation de construire lorsqu'une construction ou une installation peut être la cause d'inconvénients graves pour les usagers, le voisinage ou le public (art. 14 al. 1 let. a LCI).
L'art. 15 al. 1 LCI prévoit que le département peut interdire ou n'autoriser que sous réserve de modification toute construction qui, par ses dimensions, sa situation ou son aspect extérieur nuirait au caractère ou à l'intérêt d'un quartier, d'une rue ou d'un chemin, d'un site naturel ou de points de vue accessibles au public.
6.2. En l'espèce, l'instance précédente a jugé que ni la perte de vue qui résulte des constructions ni l'augmentation du trafic routier ne constituaient des inconvénients graves au sens de l'art. 14 LCI. Elle a ajouté que lors du transport sur place, elle avait été en mesure de constater que le chemin était d'une largeur suffisante et comportait un trottoir. En outre, elle accordait crédit, en l'absence d'éléments permettant de les mettre en doute comme en l'espèce où les recourants n'émettaient qu'une critique générale liée à l'existence d'un parking pour les nouvelles constructions, aux avis des services spécialisés de l'administration (dont la Direction générale des transports) pour les questions qui les concernent particulièrement.
Les recourants se contentent de répéter que l'augmentation du trafic de plus d'une centaine de passages par jour ne serait pas compatible avec les caractéristiques de la zone 4B protégée et de la zone 5. Ils n'étaient cependant leur affirmation d'aucune preuve et n'établissent pas que la qualification opérée par l'instance précédente serait en contradiction manifeste avec la situation effective, au mépris des exigences de motivation de l'art. 106 al. 2 LTF. Partant, ils se limitent à opposer leur propre appréciation à celle de la cour cantonale et ne démontrent pas en quoi celle-ci serait insoutenable. Purement appellatoire, cette critique est irrecevable.
Au demeurant, si l'on peut comprendre que certains voisins déplorent la perte d'une vue dégagée sur le lac, ce seul élément - qui n'est qu'indirectement lié à la problématique de l'esthétique ou de l'intégration et relève plus des convenances personnelles des recourants - ne saurait suffire à qualifier d'arbitraire le choix des autorités (arrêt 1C_337/2015 du 21 décembre 2015 consid. 6.2.2).
Quant à l'art. 15 LCI, les recourants ne font que réitérer les critiques d'intégration déjà formulées au sujet de l'application arbitraire de l'art. 106 LCI. Il y a donc lieu d'y renvoyer (consid. 5 supra).
7.
Il s'ensuit que le recours doit être rejeté dans la mesure de sa recevabilité, aux frais des recourants qui succombent (art. 65 et 66 al. 1 LTF). Ceux-ci verseront en outre une indemnité de dépens à l'intimée qui obtient gain de cause avec l'assistance d'un avocat (art. 68 al. 2 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est rejeté dans la mesure de sa recevabilité.
2.
Les frais judiciaires, arrêtés à 4'000 fr., sont mis à la charge des recourants.
3.
Une indemnité de 4'000 fr. est allouée à l'intimée à titre de dépens, à la charge des recourants pris solidairement entre eux.
4.
Le présent arrêt est communiqué aux mandataires des recourants et de l'intimée, au Département du territoire et à la Chambre administrative de la Cour de justice du canton de Genève.
Lausanne, le 29 janvier 2020
Au nom de la Ire Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Chaix
La Greffière : Tornay Schaller