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04 Mayo 2022

Sonificar la ciencia: de una escala de aminoácidos a un compás midi

La topología de las moléculas puede ser "dimensionada" a través de la música. 

La representación de las estructuras químicas es fundamental para el estudio y la invención de moléculas funcionales. Las de tipo orgánicas se describen clásicamente como dibujos lineales, en los que todos los átomos y sus correspondientes se dibujan en papel o en un computador.  Al codificar las coordenadas atómicas y las conectividades línea por línea, la topología de las moléculas puede incorporarse como un gráfico en un computador para su representación, edición y análisis.

La codificación de moléculas en forma de música es especialmente interesante, ya que sus múltiples dimensiones permiten desarrollar muchas propiedades molecularesy surge como una oportunidad de sustitución sensorial de lo visual a lo auditivo. 

Un equipo de The Cernak Lab exploró la idea de fusionar las técnicas modernas de aprendizaje de la química con las de aprendizaje automático para la música. Demostraron que esta última es un medio de almacenamiento de información altamente dimensional que puede utilizarse para codificar la estructura molecular. El método resultante permite que una estructura molecular funcione como una composición musical, en la que la tonalidad se basa en las propiedades moleculares y la melodía se basa en la disposición de los átomos y los enlaces.

Para crear sonidos basados en una estructura molecular, la clave y la secuencia de notas se derivan de sus propiedades fisicoquímicas y de su secuencia de SELFIES (SELF-referencIng Embedded Strings), respectivamente. Se suman propiedades fisicoquímicas de una molécula -como el logP, el peso molecular y el número de donantes y aceptores de enlaces de hidrógeno- y el número final se proyecta en el espacio de enteros entre 1 y 12, correspondiendo cada casilla a una clave concreta.

La secuencia se determina a partir de un mapeo uno a uno entre el token SELFIES de la molécula y los pasos de varias octavas de la escala mayor. Añadiendo el valor MIDI de la clave de la melodía a los desplazamientos que corresponden a las notas, se produce la canción final. Cada cuarta nota se convirtió en un acorde mayor para aumentar la textura de la música. 

Esto permite un enfoque de generación molecular que aprovecha las tácticas de inteligencia artificial para la música.

Fuente bibliográfica

DOI 10.26434/chemrxiv-2022-g7xkl

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