Когда молекула-гость входит в молекулу-хозяина, это похоже на то, как ключ входит в замок. Но у молекул нет жёсткой формы — они слегка изгибаются, заряды на их поверхности притягиваются или отталкиваются, и угадать, как именно они соединятся, было очень трудно.
Программа DeepHostGuest учится на тысячах уже известных пар «хозяин-гость». Она смотрит на электрическую поверхность хозяина и на форму гостя, как на карту рельефа и контур ключа. Потом она предсказывает, как гость устроится внутри. В 8 случаях из 10 предсказание почти совпадает с тем, что видно в эксперименте — отклонение меньше двух ангстрем, это меньше ширины атома.
Дальше программа не просто рисует картинку, а помогает рассчитать, насколько прочно молекулы держатся друг за друга. Эти расчёты совпадают с опытом, и теперь можно быстро перебирать тысячи вариантов, чтобы найти лучшую пару для лекарства или сенсора. Оказалось, что прочность зависит сразу от трёх вещей: насколько хозяин полярный, насколько гость не любит воду и насколько точно их формы подходят друг к другу.
Такой подход превращает дизайн молекул из долгого перебора в точный расчёт, как подбор ключа по слепку замка.
Два ангстрема — это примерно одна пятидесятимиллионная доля толщины человеческого волоса. На таком масштабе даже крошечная ошибка означает, что молекула просто не влезет.