Alphafold2源代码导读

Alphafold2源码解读

发呆的比目鱼

1349人浏览 · 2022-08-21 15:55:48

发呆的比目鱼 · 2022-08-21 15:55:48 发布

Alphafold2源代码导读

作者：谷雨
链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/492381344

介绍主要涵盖的部分是：

特征数据搜索和特征提取/预处理
模型设置与Alphafold主网络架构的控制流

源代码架构

代码组层：

run_alphafold：顶层封装，负责传递参数和运算。

alphafold.common

confidence：处理confidence metrics的函数
protein：PDB处理蛋白表征的函数集合，比如from_pdb_string，to_pdb，from_prediction得到结构表征数据。
residue_constants：储存数据常数的地方，比如residue_atoms、rigid_group_atom、 sequence_to_onehot等。

alphafold.data

tools: MSA搜索的工具包如hhblits、hhsearch、jackhmmer等
tf: 负责处理和转化raw特征为alphafold主干模型需要的所有input特征
msa_identifiers：MSA预处理与特征提取
templates：提取PDB结构模板特征提取
pipeline：所有特征提取的处理流程模块，包括MSA搜索、template搜索、特征整合的Protocol模块
parsers：读取和转化各类MSA、fasta相关文件的模块
msa_pairing：处理multimer的msa pairing的模块
feature_processing：multimer特征embeddings处理流程函数

alphafold.model：主要的模型编码储存在此

modules_multimer：Multimer的Evoformer模块代码
modules：Evoformer核心模块代码
folding：structure module的核心代码
quat_affine：structure module的四元数处理模块
r3：rotation处理模块
utils: jax的通用函数
folding_multimer：multimer的structure module
lddt：评估lddt的函数
layer_stack：将模块堆叠的操作
features：将预处理的特征进行tensor化的模块
data：预训练模型参数loading的模块
config：模型超参或option参数管理模块
all_atom：原子表示的模块
all_atom_multimer：multimer的原子表示的模块
common_modules：定义了一个特殊的haiku Linear层。
prng：haiku随机数处理的代码

alphafold.relax：amber relax的API

amber_minimize：amber能量最小化
cleanup：amber预处理
relax：relax主程序
utils：一些relax相关的通用函数

执行函数

最外层的run_alphafold.py其中main函数是主要的执行函数，简化流程示意图：

其主要定义了4块主要内容：
**Step1：**借助absl FLAG模块定义第三方程序路径、各类数据库的搜索路径以及各类运行参数；

**Step2：**根据DataPipeline流程，对MSA进行搜索、对模板进行搜索并构建所有需要的特征；

**Step3：**设置模型model_name, configs等信息，对haiku model container进行实例化和jit编译，process_feature()：对特征字典的内容进行张量化；predict(): 运行alphafold主模型进行结构预测;

**Step4：**执行amber_relax, 对PBD坐标进行能量优化，打分排名和输出结果

absl.FLAG参数控制

run_alphafold.py是af2的主程序控制的部分，其使用了absl来管理python command line的参数。

路径控制部分：

hhblits、jackhmmer、hhsearch、kalign等第三方MSA search程序的binary_path
uniref90、bfd、mgnify、small_bfd、uniclust30、uniprot_database、pdb70、pdb_seqres、-obsolete_pdbs等路径
fasta_paths：fasta文件的路径
output_dir：输出数据的路径
data_dir：model weights的路径

模型参数控制：

model_preset：预模型选择参数，可选[‘monomer’, ‘monomer_casp14’, ‘monomer_ptm’, ‘multimer’]
db_preset：template数据库的类型，[‘full_dbs’, ‘reduced_dbs’]
random_seed: 输入顶层初始的随机数种子
use_precomputed_msas：是否使用预先计算好的msa, [False, True]
run_relax/use_gpu_relax: 是否使用amber relax步骤
benchmark: 跑分模式, [False]
num_multimer_predictions_per_model 针对multimer模式，控制模型输出总数量

DataPipeline

主要负责处理MSA/Template的特征处理流程简图如下：

主要调动的API是：

通过使用run_msa_tool()函数调用jackhmer和hhblits对输入的Fasta文件进行MSA搜索，输出的格式为sto；
template_searcher()使用去冗余后的MSA序列对pdb70数据库进行搜索，得到TemplateHits；
template_featurizer()使用kalign程序对Hits的序列与input序列进行比对，得到模板信息；
最后通过make_*_features()函数对特征进一步处理，与融合得到alphafold所需的所有特征字典。

input sequence特征提取

对input的FASTA文件信息进行处理：

aatype: one-hot编码的序列
between_segment_residues？含义不明（可能在multimer的文章中会有解释）
domain_name：序列名，字符串信息
residue_index: 残基编号，从0开始
seq_length：序列长度，为什么会重复N次？
sequence：人类可读的序列3字母缩写序列，类型字符串

from alphafold.data.pipeline import make_sequence_features
# extraction:
sequence_features = make_sequence_features(
  	sequence=input_sequence,
  	description=input_description,
  	num_res=num_res)

-----------------------------------------------------------------------------
# Return Format:
  {'aatype': array([[0, 0, 0, ..., 0, 0, 0],
        [0, 0, 0, ..., 0, 0, 0],
        ...,
        [0, 1, 0, ..., 0, 0, 0]], dtype=int32, shape=Lx21),
 'between_segment_residues': array([0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], dtype=int32, shape=L,),
 'domain_name': array([b'4FAZA'], dtype=object),
 'residue_index': array([ 0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,17, 18, 19,...50,51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61], dtype=int32, shape=L,),
 'seq_length': array([62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62,62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62,
62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62, 62], dtype=int32，shape=L,),
 'sequence': array([b'PFAQIYLIEGRTEEQKRAVIEKVTQAMMEAVGAPKENVRVWIHDVPKENWGIGGVSAKALGR'],
       dtype=object)}

MSA特征提取

MSA的处理分为2个主要步骤：

使用parsers对msa的内容进行格式化：Msa object，其中有三个属性：

sequences：同源序列的python list
deletion_matrix: 检测MSA中每条序列中是否存在小写字符的氨基酸信息，此区域代表同源序列中的序列被删除。（在推理中貌似没用，矩阵的维度是NxL），可能的信息Training时在Residue cropping部分。
descriptions：同源序列来源信息的python list

from alphafold.data.pipeline import make_msa_features
from alphafold.data import parsers
# parsers msa strings from a3m:
a3m_file = 'uniref.a3m'
with open(a3m_file, 'r') as f:
    a3m_str = f.read()

# parse_a3m, 读取序列和deletion_matrix信息:
uniref90_msa = parsers.parse_a3m(a3m_str)
uniref90_msa.sequences
---------------------------------------------------------------
['PFAQIYLIEGRTEEQKRAVIEKVTQAMMEAVGAPKENVRVWIHDVPKENWGIGGVSAKALGR',
 'PFAQIYMIEGRTEEQKKAVIEKVTQALVDAVGAPPANVRVWIHDVPKENWGIAGQTAKELGR']

jnp.array(uniref90_msa.deletion_matrix)
---------------------------------------------------------------
DeviceArray([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
              0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
              0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
              0, 0],
             [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
              0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
              0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
              0, 0]], dtype=int32)

uniref90_msa.descriptions
---------------------------------------------------------------
['101', 'UPI00188DD275']

Msa Object包含的信息：

def parse_a3m():
  ...................
return Msa(sequences=aligned_sequences,
             deletion_matrix=deletion_matrix,
             descriptions=descriptions)

调用make_sequence_features()对MSA特征去重、MSA序列数字list化以及更新特征：

# extract MSA feartures
from alphafold.data.pipeline import make_msa_features
msa_features = make_msa_features([uniref90_msa])
msa_features.keys()
------------------------------------------------------------------
dict_keys(['deletion_matrix_int', 'msa', 'num_alignments', 'msa_species_identifiers'])

具体特征的含义:

# 将MSA每条序列转为以数字替代的list，方便后续one-hot化
msa_features['msa']
------------------------------------------------------------------
array([[12,  4,  0, 13,  7, 19,  9,  7,  3,  5, 14, 16,  3,  3, 13,  8,
        14,  0, 17,  7,  3,  8, 17, 16, 13,  0, 10, 10,  3,  0, 17,  5,
         0, 12,  8,  3, 11, 17, 14, 17, 18,  7,  6,  2, 17, 12,  8,  3,
        11, 18,  5,  7,  5,  5, 17, 15,  0,  8,  0,  9,  5, 14],
       [12,  4,  0, 13,  7, 19, 10,  7,  3,  5, 14, 16,  3,  3, 13,  8,
         8,  0, 17,  7,  3,  8, 17, 16,  0,  0,  9, 17, 21, 21, 21, 21,
        21, 21, 21, 21, 11, 17, 14, 17, 18,  7,  6,  2, 17, 12,  8,  3,
        11, 18,  5,  7,  0,  5, 13, 16,  0,  8,  3,  9,  5, 14]],
      dtype=int32, shape=N*xL)

msa_features['deletion_matrix_int'] = 去冗余后的deletion_matrix
------------------------------------------------------------------
array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
        0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
        0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
        0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
        0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]],
      dtype=int32)

msa_features['num_alignments'] = [num_alignments] * num_res
------------------------------------------------------------------
array([2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
       2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
       2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2], dtype=int32)

msa_features['msa_species_identifiers'] 种属信息，貌似我提供的MSA中没有这部分东西
------------------------------------------------------------------
array([b'', b''], dtype=object)

Template特征提取

具体细节：参照alphafold2补充材料原文–1.2.3 Template search

template_searcher使用HHSearch

template的搜索依赖于hhsearch、pdb70数据库，以及预处理好的MSA序列信息

from alphafold.data.tools import hhsearch
hhsearch_binary_path = '/usr/local/bin/hhsearch'
pdb70_database_path = '/content/drive/MyDrive/af2_backprop/fake_pdb70/pdb70'  # need cif;

# searcher:
template_searcher = hhsearch.HHSearch(binary_path=hhsearch_binary_path, databases=[pdb70_database_path])

# 使用a3m数据类型进行:
pdb_templates_result = template_searcher.query(a3m_str)

------------------------------------------------------------------
pdb_templates_result是人类可读的字符，即hhsearch的输出，可以把这些及结果写入pdb_hits.hhr中。

其中主要记录的是可用模板的PDB ID，序列相似度，结构与序列match的区间**

将pdb_hits.hhr中的信息格式

aligned_cols：指query sequence被模板覆盖的区间大小
sum_probs被用于对template进行打分排名
indices_query，indices_hit是最重要的信息，这里记录了模板和query sequence的匹配区间信息

3. 提取template的特征信息

template特征提取部分参考alphafold2补充材料–1.2.9 Featurization and model inputs

此处可以根据PDB的release日期选择模板，方便测试等用途，由max_template_date参数控制，获取一定数量的模板进行后续处理；
使用biopython将query的序列和mmcif结构文件中的序列进行匹配对应，并确认残基或原子是否存在时，若存在，分离xyz坐标的信息并标记对应位置的mask=1；
根据sum_probs对模板进行排名，默认使用4个最好的模型进行特征提取。

from alphafold.data import templates

# template featurize: 
max_template_date_ = '2022-01-01'
MAX_TEMPLATE_HITS = 20
kalign_binary_path_ = '/usr/local/bin/kalign'
obsolete_pdbs_path_ = None  # 用于可自定义模板;
template_mmcif_dir = '/content/drive/MyDrive/af2_backprop/mmcif_db'

# featureizer:
template_featurizer = templates.HhsearchHitFeaturizer(
        mmcif_dir=template_mmcif_dir,
        max_template_date=max_template_date_,
        max_hits=MAX_TEMPLATE_HITS,
        kalign_binary_path=kalign_binary_path_,
        release_dates_path=None,
        obsolete_pdbs_path=obsolete_pdbs_path_)

# get features:
templates_result = template_featurizer.get_templates(query_sequence=input_sequence, hits=pdb_template_hits)

template的raw特征中包含什么？:

# keys:
templates_result.features.keys()
dict_keys(['template_aatype', 'template_all_atom_masks', 'template_all_atom_positions', 'template_domain_names', 'template_sequence', 'template_sum_probs'])

template的feature特征包括：N指模板的数量

template_aatype: 模板序列的one-hot representation，shape = NxLx22，包括unknown和gap;
template_all_atom_masks**: shape = NxLx37，代表在模板中，原子是否存在，存在=1，不存在=0；
template_all_atom_positions**: shape = Lx37x3, 其中37为所有的可能的蛋白原子类型，3维代表xyz坐标值。
template_domain_names: 模板的名称
template_sequence: shape =NxL 序列字符串
template_sum_probs: match的打分值 (np.float32)

至此，input_sequence, MSA_sequence, structure template的raw feature全部被提取（大多数都是one-hot类型的向量），这些特征需要被进一步处理为tensor以及衍生出更多的特征数据。

合并Feature_dict

# cat all features;
feature_dict = {**sequence_features, **msa_features, **templates_result.features}

RunModel

RunModel是Alphafold主干网络的容器，主要的代码存在于alphafold.model。

主要流程示意图:

模型设置

AlphaFold v2.2存在多个weights参数，所有的weights name可以在alphafold.model.config中查看:

from alphafold.model import config
config.MODEL_PRESETS
------------------------------------------------------------
{'monomer': ('model_1', 'model_2', 'model_3', 'model_4', 'model_5'),
 'monomer_casp14': ('model_1', 'model_2', 'model_3', 'model_4', 'model_5'),
 'monomer_ptm': ('model_1_ptm',
  'model_2_ptm',
  'model_3_ptm',
  'model_4_ptm',
  'model_5_ptm'),
 'multimer': ('model_1_multimer_v2',
  'model_2_multimer_v2',
  'model_3_multimer_v2',
  'model_4_multimer_v2',
  'model_5_multimer_v2')}

并且config还存储了许多其他的alphafold的维度的预设参数: 比如记录data的维度或model的dropout_rate, attention的头数等等。

# look all configure:
config.CONFIG
config.CONFIG_MULTIMER

认真看部分的设置会发现，有一些模型并不使用template特征：
config.CONFIG_DIFFS

模型初始化

模型的初始化需要config和model name, 需要加载对应的模型参数以完成实例化。

from alphafold.model import config

# 储存模型的字典:
model_preset = 'monomer_ptm'
model_runners = {}
num_ensemble = 1

# get all weights name:
model_names = config.MODEL_PRESETS['monomer_ptm']
  for model_name in model_names:
    # 实例化每个模型的config:
    model_config = config.model_config(model_name)
    if run_multimer_system:
      model_config.model.num_ensemble_eval = num_ensemble
    else:
      model_config.data.eval.num_ensemble = num_ensemble
     
   	# 加载模型weight:
    model_params = data.get_model_haiku_params(
        model_name=model_name, data_dir=FLAGS.data_dir)
    # 实例化haiku model:
    model_runner = model.RunModel(model_config, model_params)
    
    # 储存在字典中:
    for i in range(num_predictions_per_model):
      model_runners[f'{model_name}_pred_{i}'] = model_runner

如果解析更底层一些可以看看RunModel的类，实例化的部分的主干代码在alphafold.model.modules.AlphaFold()

batch: 指的是DataPipeline处理得到的feature_dict；
hk.transform将jax model转换为可以被即时编译的纯函数，得到init() 和 apply()

from alphafold.model import modules

class RunModel:
  """Container for JAX model."""

  def __init__(self,
               config: ml_collections.ConfigDict,
               params: Optional[Mapping[str, Mapping[str, np.ndarray]]] = None):
    # configure
    self.config = config
    # weights
    self.params = params
    # use multimer？
    self.multimer_mode = config.model.global_config.multimer_mode

    if self.multimer_mode:
      def _forward_fn(batch):
        model = modules_multimer.AlphaFold(self.config.model) # 实例化部分
        return model(
            batch,
            is_training=False)
    else:
      def _forward_fn(batch):
        model = modules.AlphaFold(self.config.model) # 实例化部分
        return model(
            batch,
            is_training=False,
            compute_loss=False,
            ensemble_representations=True)

    self.apply = jax.jit(hk.transform(_forward_fn).apply)
    self.init = jax.jit(hk.transform(_forward_fn).init)

特征预处理

alphafold的推理其实就是调用RunModel的process_features()和predict()。

process_features的主要作用将raw feature dict进行tensor化和额外计算一些衍生的特征：

raw特征的处理细节由np_example_to_features模块的input_pipeline完成:

from alphafold.model.feature import np_example_to_features
features.np_example_to_features(
          np_example=feature_dict,
          config=model_config,
          random_seed=random_seed)

主要步骤：

make_data_config()根据模型的设置，确定需要后续处理的feature name, 比如用模板和不用模板分别需要处理的特征不同，可以在- cfg.common.unsupervised_features/cfg.common.template_features找到;
将FeatureDict中’deletion_matrix_int’换名’deletion_matrix’, 并且数据转为float32;
np_to_tensor_dict()根据需要的根据feature_names创建空的tf的特征张量字典，并从raw_feature中将需要的数据拷走
关键步骤：input_pipeline.process_tensors_from_config中将可ensemble处理和非ensemble处理的feature单独处理，各类负责处理的data_transforms函数分别封装在nonensembled_map_fns()/ensembled_map_fns()中。比如这里会对seq做bert masking，对msa做subsampling以及对template做residue mask等。

处理前的特征:
feature_dict.keys()

return: 返回的数据类型(**raw数据特征的预处理)

dict_keys(['aatype', 'between_segment_residues', 'domain_name', 'residue_index', 'seq_length', 'sequence', 'deletion_matrix_int', 'msa', 'num_alignments', 'msa_species_identifiers', 'template_aatype', 'template_all_atom_masks', 'template_all_atom_positions', 'template_domain_names', 'template_sequence', 'template_sum_probs'])

处理后的特征:

处理的细节可以参考alphafold原文–1.2.9 Featurization and model inputs

# setup using model_1:
model_name = 'model_1_ptm_pred_0'
model_runner = model_runners[model_name]
model_random_seed = 42

# processed_feature:
processed_feature_dict = model_runner.process_features(feature_dict, random_seed=model_random_seed)
processed_feature_dict.keys()

-----------------------------------------------------------------------
# return: 返回的数据类型(**数据特征的预处理)
dict_keys(['aatype', 'residue_index', 'seq_length', 'template_aatype', 'template_all_atom_masks', 'template_all_atom_positions', 'template_sum_probs', 'is_distillation', 'seq_mask', 'msa_mask', 'msa_row_mask', 'random_crop_to_size_seed', 'template_mask', 'template_pseudo_beta', 'template_pseudo_beta_mask', 'atom14_atom_exists', 'residx_atom14_to_atom37', 'residx_atom37_to_atom14', 'atom37_atom_exists', 'extra_msa', 'extra_msa_mask', 'extra_msa_row_mask', 'bert_mask', 'true_msa', 'extra_has_deletion', 'extra_deletion_value', 'msa_feat', 'target_feat'])

各种特征的含义与原文的对应关系（重点）

这里数据的维度E与recycling和Ensemble的设置有关。E= recycling+Ensemble，因此input的数据会有E个拷贝起始，但其中的数据并不是完全相同的，比如msa_feat和extra_msa_feat就是随机采样做sub sampling。【同时recycling因为jax需要jit的原因，所以拷贝的N份】

详细可查看alphafold补充材料：1.11.2 MSA resampling and ensembling章节

Separate batch per ensembling & recycling step.（input_pipeline）

N = MSA number. E = Number of ensemble+recycling. L = sequence length

Sequence & MSA特征：这里使用ensembling=0做展示

target_feat: shape = (E x L x 22) ，与补充材料不符，多了1维通道。代表target sequence的one-hot。

processed_feature_dict['target_feat'][0][0]  # 索引第一个氨基酸
--------------------------------------------------------------------------
array([0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0.,
       0., 0., 0., 0., 0.], dtype=float32)

aatype: : shape = (E x L)，并不是原文中所述的one-hot representation，而是字母表list表示形式，这里限定为input sequence的序列。MSA的序列在true msa中记录。

processed_feature_dict['aatype'][0]
--------------------------------------------------------------------------
array([[14, 13,  0,  5,  9, 18, 10,  9,  6,  7,  1, 16,  6,  6,  5, 11,
         1,  0, 19,  9,  6, 11, 19, 16,  5,  0, 12, 12,  6,  0, 19,  7,
         0, 14, 11,  6,  2, 19,  1, 19, 17,  9,  8,  3, 19, 14, 11,  6,
         2, 17,  7,  9,  7,  7, 19, 15,  0, 11,  0, 10,  7,  1]],
      dtype=int32)

residue_index: shape = (E x L)，input的序列编号，1维数据

processed_feature_dict['residue_index'][0]
--------------------------------------------------------------------------
array([[ 0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15,
        16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31,
        32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47,
        48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61]],
      dtype=int32)

seq_length: shape = (E, ) input的序列长度，1维数据

processed_feature_dict['seq_length']
--------------------------------------------------------------------------
array([62], dtype=int32)

seq_mask: shape = (E x L), 全是1的矩阵，长度与input的序列长度相关，这里代表序列残基是否存在，存在=1，反之0（占位符）

processed_feature_dict['seq_mask']
--------------------------------------------------------------------------
array([[1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
        1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
        1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
        1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.]],
      dtype=float32)

msa_mask: shape = (E x 510 x L). 510可能是max MSA（每次这个数值貌似还会变），没有MSA序列比对的地方全是0，有msa序列的地方都是1. 这里的含义是，标记MSA矩阵中一共有多少条同源序列。（占位符）

processed_feature_dict['msa_mask']
--------------------------------------------------------------------------
array([[[1., 1., 1., ..., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., ..., 1., 1., 1.],
        [0., 0., 0., ..., 0., 0., 0.],
        ...,
        [0., 0., 0., ..., 0., 0., 0.],
        [0., 0., 0., ..., 0., 0., 0.],
        [0., 0., 0., ..., 0., 0., 0.]]], dtype=float32)

msa_row_mask: shape = (E x 510) 列版本的mask，那些列存在msa即标记为1，反之0。（占位符）

processed_feature_dict['msa_row_mask']
--------------------------------------------------------------------------
# 这里全是1说明，我把所有的msa通道都吃满了。
array([[1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
        1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
        1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
        1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
        ...............................................................
        1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
        1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
        1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
        1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.]],
      dtype=float32)

extra_msa: shape = (E x 5120 x L) , 在extra_msa中, 记录extra MSA序列的字母表list。

processed_feature_dict['extra_msa']
--------------------------------------------------------------------------
# extra MSA最大有5120条，这里我没有吃满。
array([[[14,  9,  9, ..., 10,  7, 11],
        [14, 18, 19, ..., 10,  1,  1],
        [14, 13,  0, ..., 10,  7,  1],
        ...,
        [ 0,  0,  0, ...,  0,  0,  0],
        [ 0,  0,  0, ...,  0,  0,  0],
        [ 0,  0,  0, ...,  0,  0,  0]]], dtype=int32)

extra_msa_mask: shape = (E x 5210 x L) , 记录extra MSA序列是否存在的mask（占位符），注意第一条序列并不是input sequence。

processed_feature_dict['extra_msa_mask']
--------------------------------------------------------------------------
# extra MSA最大有5120条，这里我没有吃满。
array([[1., 1., 1., ..., 1., 1., 1.],
       [1., 1., 1., ..., 1., 1., 1.],
       [1., 1., 1., ..., 1., 1., 1.],
       ...,
       [0., 0., 0., ..., 0., 0., 0.],
       [0., 0., 0., ..., 0., 0., 0.],
       [0., 0., 0., ..., 0., 0., 0.]], dtype=float32)

extra_msa_row_mask: shape = (E x 5210) , 列版本的extra MSA mask，那些列存在msa即标记为1，反之0。（占位符）

processed_feature_dict['extra_msa_row_mask']
--------------------------------------------------------------------------
array([[1., 1., 1., ..., 0., 0., 0.]], dtype=float32)

bert_mask: shape = (E x 510 x L)，代表MSA中哪些位点被随机bert mask，mask的地方设置为1（占位符），反之0。每条序列被mask的地方其实都不一样。

processed_feature_dict['bert_mask'][0][0]  # 索引第一条MSA序列的bert masking情况
--------------------------------------------------------------------------
array([0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 1.,
       1., 0., 0., 0., 0., 1., 1., 0., 1., 0., 0., 0., 1., 0., 1., 0., 0.,
       1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.,
       0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1.], dtype=float32)

true_msa: shape = (E x 510 x L)，记录MSA序列的字母表list, 注意第一条序列即input sequence。

processed_feature_dict['true_msa'][0][0]  # 索引第一条MSA序列的真实序列情况
--------------------------------------------------------------------------
array([14, 13,  0,  5,  9, 18, 12,  9,  6,  7,  1, 16,  6,  6,  5, 11, 11,
        0, 19,  9,  6, 11, 19, 16,  0,  0, 10, 19, 21, 21, 21, 21, 21, 21,
       21, 21,  2, 19,  1, 19, 17,  9,  8,  3, 19, 14, 11,  6,  2, 17,  7,
        9,  0,  7,  5, 16,  0, 11,  6, 10,  7,  1], dtype=int32)

extra_has_deletion: shape = (E x 5120 x L), 指示extra MSAz中是否存在被随机crop删除的位点（占位符）。

processed_feature_dict['extra_has_deletion'][0][0] # 索引第一条MSA序列
--------------------------------------------------------------------------
array([0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.,
       0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.,
       0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.,
       0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.], dtype=float32)

extra_deletion_value: shape = (E x 5120 x L), 指示MSA中被删除的氨基酸的占位符，被删除标记为1，反之0

processed_feature_dict['extra_deletion_value'][0]
--------------------------------------------------------------------------
array([[[0., 0., 0., ..., 0., 0., 0.],
        [0., 0., 0., ..., 0., 0., 0.],
        [0., 0., 0., ..., 0., 0., 0.],
        ...,
        [0., 0., 0., ..., 0., 0., 0.],
        [0., 0., 0., ..., 0., 0., 0.],
        [0., 0., 0., ..., 0., 0., 0.]]], dtype=float32)

msa_feat: shape = (E x 510 x L x 49)***, constructed by concatenating “cluster_msa”, “cluster_has_deletion”, “cluster_deletion_value”, “cluster_deletion_mean”, “cluster_proﬁle”.
- cluster_msa: MSA cluster中心序列的one-hot representation， shape=(N x L x 23 ) (20 amino acids + unknown + gap + masked_msa_token).
- cluster_has_deletion: cluster中心序列是否存在deletion，shape = (N x L x 1)
- cluster_deletion_value: shape = (N x L x 1)
- cluster_deletion_mean: shape = (N x L x 1)
- cluster_proﬁle: shape = (N x L x 1), cluster序列PSSM profile (one-hot), ，shape = (N x L x 23) (20 amino acids + unknown + gap + masked_msa_token).

注意看一下例子: 1-23 index代表cluster_msa的one-hot，27-49为PSSM的one-hot。

processed_feature_dict['msa_feat'][0][0][0] # 索引第一条MSA序列的第一号残基的融合特征。
--------------------------------------------------------------------------
array([0.        , 0.        , 0.        , 0.        , 0.        ,
       0.        , 0.        , 0.        , 0.        , 0.        ,
       0.        , 0.        , 0.        , 0.        , 1.        ,
       0.        , 0.        , 0.        , 0.        , 0.        ,
       0.        , 0.        , 0.        , 0.        , 0.        ,
       0.        , 0.        , 0.        , 0.        , 0.        ,
       0.        , 0.        , 0.        , 0.        , 0.        ,
       0.        , 0.        , 0.        , 0.        , 0.99999905,
       0.        , 0.        , 0.        , 0.        , 0.        ,
       0.        , 0.        , 0.        , 0.        ], dtype=float32)

random_crop_to_size_seed: shape = (E x 2)

processed_feature_dict['random_crop_to_size_seed']
--------------------------------------------------------------------------
array([[-2104281239, -1605244653]], dtype=int32)

Template的特征：这里使用ensembling=0做展示

N = top template number (default = 4). E = Number of ensemble+recycling. L = sequence length

template_aatype: shape = (E x N x L) 。代表的是模板的residue_id list。

processed_feature_dict['template_aatype'][0]  # 这里我只用了top2模板，因此有2个。
--------------------------------------------------------------------------
array([[[14, 16, 10,  6, 19, 13, 10, 14,  0,  7,  8,  3,  3,  0,  1, 11,
          0,  6, 10,  9,  0,  1, 10, 16,  7,  0, 16, 19,  3, 15,  9,  7,
          0, 14,  9,  6, 15, 19,  1, 19, 10, 10, 16,  6, 10, 14,  0, 16,
          8,  9,  7, 10,  7,  7,  1, 15,  0,  0,  3,  7,  0, 21],
        [14,  9,  9,  5, 12,  2, 10, 10,  6,  7,  1, 16, 19,  6,  5, 11,
          1,  2,  0, 19,  0,  0,  9, 16,  6,  0, 19, 19,  1, 16, 10,  3,
         19,  1, 14,  3,  5, 19,  1,  9, 10,  9,  2,  6, 10,  7, 19,  6,
          8, 13, 15, 19,  0,  7,  5, 16,  0,  0, 12,  1,  5, 21]]],
      dtype=int32)

template_all_atom_masks：shape=（E x N x L x 37），以37维表示所有的原子占位符。表示L长度的序列，每个残基上都有哪些原子组成。atom_types可以在alphafold.commom.residue_constraint中找到。

processed_feature_dict['template_all_atom_masks'][0][0][0] # 索引模板1第一号氨基酸
--------------------------------------------------------------------------
array([1., 1., 1., 1., 1., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0.,
       0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.,

atom14字母表顺序：

template_all_atom_positions：shape=（E x N x L x 37 x 3），记录每个残基原子的xyz坐标，存在占位符的才有坐标。

processed_feature_dict['template_all_atom_positions'][0][0][0] # 索引模板1第一号氨基酸。
--------------------------------------------------------------------------
array([[-24.252,  35.212, -40.385],
       [-24.195,  33.761, -40.554],
       [-22.809,  33.228, -40.233],
       [-24.539,  33.556, -42.033],
       [-21.823,  33.908, -40.505],
       [-24.406,  34.884, -42.665],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [-24.689,  35.894, -41.611],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ]], dtype=float32)

template_mask: shape = (E x N), 占位符=1，表示是否存在模板。

processed_feature_dict['template_mask'][0]
--------------------------------------------------------------------------
array([1., 1.], dtype=float32)

template_pseudo_beta: shape = (E x N x L x 3), pseudo_Cbeta的坐标，gap所在区域设置为（0,0,0）

processed_feature_dict['template_pseudo_beta'][0][0] # 索引第一个模板
--------------------------------------------------------------------------
array([[-24.539,  33.556, -42.033],
       [-21.41 ,  31.17 , -37.763],
       [-19.807,  28.971, -42.991],
       [-18.218,  24.974, -38.859],
       [-15.743,  25.09 , -44.208],
       ...........................
       [-10.062,   5.573, -42.15 ],
       [-10.2  ,   9.788, -45.781],
       [ -6.04 ,   7.021, -43.256],
       [ -8.209,   2.633, -45.345],
       [ -8.364,   5.342, -49.277],
       [-12.928,   5.833, -47.695],
       [  0.   ,   0.   ,   0.   ]], dtype=float32)

template_pseudo_beta_mask：shape = (E x N x L)，pseudo_Cbeta的占位符，存在设置为1，反之0.

processed_feature_dict['template_pseudo_beta_mask'][0][0]  # 索引第一个模板
--------------------------------------------------------------------------
array([1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
       1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
       1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
       1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 0.], dtype=float32)

atom14_atom_exists/atom37_atom_exists：shape = (E x L x 14/37) ，以atom14或atom37作为原子占位符的表示形式。这里的atom占位符指的是input sequence，而不是template。

processed_feature_dict['atom37_atom_exists'][0][61] # 索引第62位氨基酸
--------------------------------------------------------------------------
array([1., 1., 1., 1., 1., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0.,
       0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 1., 0., 1., 0.,
       0., 0., 0.], dtype=float32)

atom14的定义：

residx_atom14_to_atom37: shape = (E x L x 14) 这里的含义是具体的原子号转换，这里的数值代表atom37的序号。

processed_feature_dict['residx_atom14_to_atom37'][0][61] # 索引第62位氨基酸
--------------------------------------------------------------------------
array([ 0,  1,  2,  4,  3,  5, 11, 23, 32, 29, 30,  0,  0,  0],
      dtype=int32)

residx_atom37_to_atom14：shape = (E x L x 37) ，反之数值代表atom14的序号

processed_feature_dict['residx_atom37_to_atom14'][0][61] # 索引第62位氨基酸
--------------------------------------------------------------------------
array([ 0,  1,  2,  4,  3,  5,  0,  0,  0,  0,  0,  6,  0,  0,  0,  0,  0,
        0,  0,  0,  0,  0,  0,  7,  0,  0,  0,  0,  0,  9, 10,  0,  8,  0,
        0,  0,  0], dtype=int32)

PS：有一些文章中的特征比如以下，并没有在特征预处理这一步出现，可能是由于这并不是所有模型的通用输入。

template_distogram
template_torsion_angles/template_alt_torsion_angles
template_torsion_angles_mask
template_unit_vector

模型预设中，有部分的二面角特征是在alphafold模型的embeddings中进行处理的。

    # The following models are fine-tuned from the corresponding models above
    # with an additional predicted_aligned_error head that can produce
    # predicted TM-score (pTM) and predicted aligned errors.
    'model_1_ptm': {
        'data.common.max_extra_msa': 5120,
        'data.common.reduce_msa_clusters_by_max_templates': True,
        'data.common.use_templates': True,
        'model.embeddings_and_evoformer.template.embed_torsion_angles': True,
        'model.embeddings_and_evoformer.template.enabled': True,
        'model.heads.predicted_aligned_error.weight': 0.1
    },
    'model_2_ptm': {
        'data.common.reduce_msa_clusters_by_max_templates': True,
        'data.common.use_templates': True,
        'model.embeddings_and_evoformer.template.embed_torsion_angles': True,
        'model.embeddings_and_evoformer.template.enabled': True,
        'model.heads.predicted_aligned_error.weight': 0.1
    },
    'model_3_ptm': {
        'data.common.max_extra_msa': 5120,
        'model.heads.predicted_aligned_error.weight': 0.1
    },
    'model_4_ptm': {
        'data.common.max_extra_msa': 5120,
        'model.heads.predicted_aligned_error.weight': 0.1
    },
    'model_5_ptm': {
        'model.heads.predicted_aligned_error.weight': 0.1
    }

模型推理

alphafoldv2目前需要输入model_random_seed，适配multimer。相对于monomer，ptm模型的输出多了pae(predicted_aligned_error), ptm相关的参数。

主要的api是model_runner.predict()函数：

prediction_result = model_runner.predict(processed_feature_dict,
                                         random_seed=model_random_seed)

prediction_result.keys()
-----------------------------------------------------------------------
# return for model_0
dict_keys(['distogram', 'experimentally_resolved', 'masked_msa', 'predicted_lddt', 'structure_module', 'plddt', 'ranking_confidence'])

# return: model_ptm_0
dict_keys(['distogram', 'experimentally_resolved', 'masked_msa', 'predicted_aligned_error', 'predicted_lddt', 'structure_module', 'plddt', 'aligned_confidence_probs', 'max_predicted_aligned_error', 'ptm', 'ranking_confidence'])

一级封装：Class.RunModel()

如果解析更底层一些可以看看RunModel的类：

from alphafold.model import modules

class RunModel:
  """Container for JAX model."""

  def __init__(self,
               config: ml_collections.ConfigDict,
               params: Optional[Mapping[str, Mapping[str, np.ndarray]]] = None):
      def _forward_fn(batch):
        model = modules.AlphaFold(self.config.model) # 实例化部分
        return model(
            batch,
            is_training=False,
            compute_loss=False,
            ensemble_representations=True)

    self.apply = jax.jit(hk.transform(_forward_fn).apply)
    self.init = jax.jit(hk.transform(_forward_fn).init)

  def process_features():
      return x

  def predict():
      return y

实例化的部分的主干代码在alphafold.model.modules.AlphaFold()

batch: 指的是预处理得到的feature_dict；
hk.transform将jax model转换为可以被即时编译的纯函数，得到init() 和 apply()

二级封装： Class.AlphaFold()

该类定义了外循环控制单次推理和recycling，步骤包括：

负责处理msa的resampling和切feature batch
输入AlphaFoldIteration()进行推理获得recyle的prev字典

运行AlphaFold()主函数的注解解读：

from alphafold.model.modules import AlphaFold, AlphaFoldIteration
impl = AlphaFoldIteration(self.config, self.global_config)

# 定义get_prev func: 就是获取当前经过网络处理后的representation
def get_prev(ret):
  new_prev = {
    'prev_pos':
    ret['structure_module']['final_atom_positions'],
    'prev_msa_first_row': ret['representations']['msa_first_row'],
    'prev_pair': ret['representations']['pair'],
  }
  return jax.tree_map(jax.lax.stop_gradient, new_prev)

# 定义do_call func:
def do_call(prev, recycle_idx, compute_loss=compute_loss):
  	if self.config.resample_msa_in_recycling:
      	num_ensemble = batch_size // (self.config.num_recycle + 1)
    	# 索引input的batch维，等于做resample_msa. 因为之前的resample的结果已经生成好了。维度与recycling number有关。
        def slice_recycle_idx(x):
          start = recycle_idx * num_ensemble
          size = num_ensemble
          # start即索引起始位点，size即向后切出size个数据;
          return jax.lax.dynamic_slice_in_dim(x, start, size, axis=0)
        ensembled_batch = jax.tree_map(slice_recycle_idx, batch)
    else:
        num_ensemble = batch_size  
        ensembled_batch = batch  # ensembled的feature dict

      non_ensembled_batch = jax.tree_map(lambda x: x, prev)  # 载入prevs
	  
      # 关键是impl, 这里进行了一轮完整的AlphaFoldIteration.
      return impl(
        ensembled_batch=ensembled_batch,
        non_ensembled_batch=non_ensembled_batch,
        is_training=is_training,
        compute_loss=compute_loss,
        ensemble_representations=ensemble_representations)

# 初始化创建一个prev_representation的dict;
prev = {}

# prev xyz
prev['prev_pos'] = jnp.zeros([num_residues, residue_constants.atom_type_num, 3])
# prev row1 msa feature
prev['prev_msa_first_row'] = jnp.zeros([num_residues, emb_config.msa_channel])
# prev pair feature
prev['prev_pair'] = jnp.zeros([num_residues, num_residues, emb_config.pair_channel])

# 定义了一个匿名函数来控制循环，跑get_prev和do_call:
body = lambda x: (x[0] + 1,  # pylint: disable=g-long-lambda
                  get_prev(do_call(x[1], recycle_idx=x[0],
                                   compute_loss=False)))

# 实际运行n-1 recycling的操作
if hk.running_init():
  # When initializing the Haiku module, run one iteration of the
  # while_loop to initialize the Haiku modules used in `body`.
  _, prev = body((0, prev))
  else:
    _, prev = hk.while_loop(
      lambda x: x[0] < num_iter,
      body,
      (0, prev))

# 最后一轮:
ret = do_call(prev=prev, recycle_idx=num_iter)

if not return_representations:
  del (ret[0] if compute_loss else ret)['representations']  # pytype: disable=unsupported-operands
  return ret  #<--- outputs here;

三级封装：Class.AlphaFoldIteration()

这里负责处理单次推理与repr ensemble的处理，核心部件是EmbeddingsAndEvoformer和Head_Factory。

基本处理过程：

执行EmbeddingsAndEvoformer和ensemble化其部分output；
创建head_factory初始化各类head的hk module；
执行各种heads，各类loss的计算，返回result dict。

特别值得注意的是：

msa repr并没有进行ensemble处理，而是直接取batch0的结果，其他的repr均进行平均化处理；
head_factory负责处理各类的head，其中也包括了structure module。

注：所有的alphafold原文补充材料中的算法都在这个模块中实现。（这里不做赘述，神经网络的算法代码对着文章很好读）

模型输出

重要的输出数据类型解释参考官方github解释

distogram: 2D_features, logits: NumPy array of shape [N_res, N_res, N_bins]. N_bins = 64。将contact map距离分为了64个bin，每个bin含有的是分布概率。
ranking_confidence: 模型的打分排名，用于最后模型排序：

prediction_result['ranking_confidence'] = 84.29389819306218

Structure Embeddings: 模型输出的结构信息可以在此找到，与raw feature特征直接相关：

prediction_result['structure_module']
--------------------------------------------------------------
dict_keys(['final_atom_mask', 'final_atom_positions'])

final_atom_mask/final_atom_positions：原子坐标 37维，对应不同元素的xyz坐标

prediction_result['structure_module']['final_atom_mask'].shape = (seq_len, 37)
prediction_result['structure_module']['final_atom_positions'].shape = (seq_len, 37, 3)

output as pdbfile: 将embeddings转换为pdb 人类可读的3D坐标信息:

from alphafold.common import protein
from alphafold.common import residue_constants
# output as PDB files:
# Add the predicted LDDT in the b-factor column.
# Note that higher predicted LDDT value means higher model confidence.
plddt = prediction_result['plddt']
plddt_b_factors = np.repeat(plddt[:, None], residue_constants.atom_type_num, axis=-1)
unrelaxed_protein = protein.from_prediction(
    features=processed_feature_dict,
    result=prediction_result,
    b_factors=plddt_b_factors,
    remove_leading_feature_dimension=not model_runner.multimer_mode)

pdb_strings = protein.to_pdb(unrelaxed_protein)

plddt: 每个residue残基的pLDDT打分，维度为L，数值范围0-100，越高代表残基结构的置信度越高。

array([86.63831682, 89.79428545, 87.84879985, 89.85212798, 88.03631921,
       86.12329863, 86.40511123, 84.75732675, 85.99181068, 88.14490297,
       86.83076695, 91.81795432, 91.07235044, 93.74915771, 90.97843239,
       91.48212398, 92.79137088, 93.86457783, 92.1685246 , 92.63566183,
       94.01498471, 94.59793215, 92.62430178, 93.71278408, 93.65539971,
       92.75957977, 90.83720729, 92.91265442, 94.08131697, 91.84352532,
       89.68613155, 89.96687109, 87.03115079, 90.97443059, 89.12853574,
       92.0847665 , 91.49042418, 91.71996175, 92.59472258, 91.44372126,
       92.14367958, 89.89447384, 88.85395624, 88.55568358, 85.36568714,
       83.92866688, 81.00400393, 77.495124  , 74.78476173, 74.71061615,
       66.47940765, 65.12609518, 60.34433093, 59.79908405, 65.70828864,
       65.76185942, 65.37726497, 66.25180978, 64.66977383, 63.97790086,
       64.30624492, 53.53935194])

ptm: predicted TM-score. 标量，评估全局的superposition metric。这个指标的代表全局结构的packing质量评估。
predicted_aligned_error: 维度为LxL，数值范围为0-max_predicted_aligned_error。0代表最可信，该指标也可以作为domain packing质量的评估。

来源

https://zhuanlan.zhihu.com/p/492381344

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