|
|
Quantitative structure-activity relationship and machine learning
Nierostek, Jakub ; Uhlík, Filip (vedoucí práce) ; Svozil, Daniel (oponent)
Quantitative structure-activity relationship (QSAR) výpočetní metoda nám umožňuje zkoumat vztah mezi chemickou strukturou molekul a jejich chemi- ckými a biologickými vlastnostmi. Pro tvorbu QSAR modelů lze s výhodou použít metody strojového učení, jakými jsou například hluboké neuronové sítě. V této práci jsme vytvořili workflow (pipeline) pro trénování QSAR modelů založených na strojovém učení, které mohou předpovídat toxicitu molekul. Dále zkoumáme vliv molekulární reprezentace na kvalitu předpovědí modelu. Na datasetech Tox21 a Ames Mutagenicity jsou použity jak naše modely hlubokého učení, tak i tradiční modely strojového učení. Jejich kvalita je srovnána s nedávno pub- likovaným modely pro predikci toxicity pomocí metriky AUC-ROC a v určitých ohledech vykazuje zlepšení oproti publikovaným modelům. Klíčová slova: QSAR, strojové učení, hluboké učení, molekulární deskriptory 1
|
|
|
Endohedral fullerenes: From exotic chemical bonding to molecular electronics
Jaroš, Adam ; Straka, Michal (vedoucí práce) ; Uhlík, Filip (oponent) ; Patzschke, Michael (oponent)
Tato práce se zaměřuje na teoretické studium fyzikálních a chemických vlast- ností endohedrálních fullerenů, které lze využít jako prostředí pro studium exo- tických chemických vazeb nebo jako komponenty v molekulární elektronice. Část této práce je věnována studiu interakce jednoduchých molekul uzavřených ve fullerenové kleci, jako jsou H2O, HF, NH3 nebo jejich dimery, a pozorování takz- vané "charge-shift" vazby. Zkoumali jsme také vazebné interakce mezi atomy aktinoidů ve fullerenech a popsali obecné trendy týkající se této vazby. V rámci studia endohedrálních systémů s aktinoidy jsme navrhli a kalibrovali metodický přístup ke zkoumání interakce An-An, využitelný v budoucím výzkumu. Získané poznatky o interakcích v endohedrálních fullerenech nám umožnily navrhnout molekulární komponenty použitelné v takzvaných "non von Neuma- nnových" architekturách. Nejprve jsme publikovali takzvanou "proof-of-concept" studii o dvouatomových MX molekulách (M = vodík, nebo kov, X = halogen, nebo chalkogen) uzavřených ve fullerenu C70. Molekulu uzavřenou uvnitř klece lze otáčet pomocí vnějšího elektrického pole, a celý systém tak funguje jako přepínač. Zjistili jsme, že vodivost systému závisí na rotačním stavu molekuly...
|
|
|
Computer Simulation Methods of Soft Matter
Kazakov, Aleksandr ; Uhlík, Filip (vedoucí práce) ; Bačová, Petra (oponent) ; Jirsák, Jan (oponent)
iv UNIVERZITA KARLOVA Přírodovědecká fakulta Katedra fyzikální a makromolekulární chemie Disertační práce Počítačové Simulační Metody pro Soft Matter by MS. Aleksandr D. KAZAKOV Abstrakt Tato dizertační práce je věnována teoretickému studiu hydrogelů za různých podmínek a implementování nových simulačních přístupů pro materiály založené na polymerech a uhlíku. Hydrogely byly modelovány za přítomnosti vícemocných iontů v dobrém roz- pouštědle a za různých koncentracích jednomocných solí a různých hodnot pH- pK ve špatném rozpouštědle. Soutěž mezi elektrostatickou repulzí a hydrofobním jevem vedla v případě slabých polyelektrolytů k přechodu prvního řádu. Studie ukázala jak využít a vyladit přechod vzhledem k parametrům. Byla implementována nová hybridní MC-SCF metoda, která kombinuje Scheu- tjensovu-Fleerovu metodu středního pole a zhrubené modely řízené metodou Monte Carlo. Studie poskytla srovnání s oběma přístupy. Rodina fullerenů se sudým počtem atomů uhlíku n = 20-80 byla popsána meto- dou DFT a výsledky následně naučeny konvoluční neuronovou sítí. Studie ukázala dramatické snížení výpočetních nároků při použití neuronové sítě. Tato práce je relevatní pro návrh nových funkčních materiálů na bázi polymerů i pro rozšíření existujích zde diskutovaných...
|
|
|
Theoretical study of branched polyelectrolytes
Prokacheva, Varvara ; Uhlík, Filip (vedoucí práce) ; Kramarenko, Elena (oponent) ; Tuinier, Remco (oponent)
UNIVERZITA KARLOVA Přírodovědecká fakulta Katedra fyzikální a makromolekulární chemie Disertační práce Teoretické studium větvených polyelektrolytů by Varvara PROKACHEVA Abstrakt Dizertační práce je věnována teoretickému studiu větvených pH-responsivních poly- elektrolytů včetně hvězdic, molekulárních kartáčů a také hydrogelů ve zředěných vodných solných roztocích. Bylo zkoumáno, jak vnější parametry, jako je iontová síla, pH a kvalita rozpouštědla, ovlivňují vlastnosti a vnitřní strukturu těchto polyelek- trolytů. Studie byla provedena vývojem analytické teorie, jejíž výsledky byly ověřeny numerickou metodou Scheutjens-Fleer self-consistent field a simulacemi Monte Carlo a molekulové dynamiky. Konkurence mezi elektrostatickým odpuzováním a solvofobními interakcemi krát- kého dosahu vede ke složitým vzorům v rámci intramolekulární samoorganizace rozvětvených polyelektrolytů. To má za následek tvorbu doménových struktur, ze- jména struktury jádro-slupka a perlový náhrdelník ve hvězdicích a molekulárních kartáčích. Tyto domény jsou tvořeny téměř neutrálními kolabovanými řetězci a sta- bilizovány nataženými a ionizovanými řetězci. Tato studie je relevantní jak z hlediska vytváření nových funkčních polymerních materiálů pro širokou škálu aplikací, tak z hlediska dalšího...
|
|
| |
|
|
Teoretické studium dehydratace ethanolu katalyzované kyselými centry v zeolitech
Vacek, Jaroslav ; Nachtigall, Petr (vedoucí práce) ; Uhlík, Filip (oponent)
Zeolity jsou významnou skupinou katalyticky aktivních hlinitokřemičitanů. Jsou běžně používány jako katalyzátory při zpracování ropy. Mohou být použity i pro jiné reakce, například pro dehydrataci ethanolu, kterou lze také označit za deoxygenaci ethanolu. V této práci byly použity oba tyto termíny zaměnitelně. Experimentálně bylo zjištěno, že produkty reakce jsou diethylether a ethylen. Tato reakce představuje potenciální způsob zpracování ethanolu jako biopaliva. Diethylether a ethylen jsou žádanými molekulami a mají široké využití. Jejich výroba z ethanolu je potenciálně zajímavá. V rámci experimentální studie (Shashikant A. Kadam, Mariya V. Shamzhy) z roku 2018 bylo zjištěno, že reakční podmínky ovlivňují složení a poměr produktů deoxygenace ethanolu. Za zvýšené teploty a za nízkých tlaků stoupá podíl ethylenu ve směsi produktů. Diethylether je preferovaný produkt za vysokých tlaků a za nižších teplot. Cílem této práce bylo objasnění mechanismu reakce a vysvětlení změny v selektivitě katalyzátoru za různých podmínek. Tato práce je koncipována jako navazující teoretická studie. Metody výpočetní chemie poskytují teoreticky podloženou představu o geometrii a energii molekulárních systémů. S jejich pomocí je možné zkoumat mechanizmus chemických reakcí a jejich energetické bariéry a bilance, které umožňují...
|
|
|
Počítačové modelování větvených polymerů
Preisler, Zdeněk ; Uhlík, Filip (vedoucí práce) ; Netopilík, Miloš (oponent)
V této práci studujeme vlastnosti větvených polymerů v dobrém rozpouštědle. Zaměřili jsme se na problematiku související s gelovou permeační chromatografií (SEC) a predikci elučního chování náhodně větvených polymerů. Vyvinuli jsme software pro generování sobě se vyhýbajících procházek (SAW) pro libovolně větvenou architektoru bez cyklů na kubické mřížce pomocí metody Monte Carlo (MC) ověřený pomocí škálování různých architektur: lineární, 3-ramenná hvězdice, 6-ti ramenná hvězdice a asymetrická hvězdice. Vypočítali jsme distribuční koeficienty a kalibrační křivky SEC pro různé architektury a ověřili, že hydrodynamický poloměr je vhodnější pro predikci elučního objemu než gyrační poloměr. Dále jsme navrhli velice rychlou (i když přibližnou) metodu pro odhad středních hodnot gyračního a hydrodynamického poloměru založenou na výsledcích z teorie grafů korigovaných na lepší shodu s MC. Závěrem ukazujeme výpočet ochuzené vrstvky metodou MC a self-consistent field (SCF) pro polymery a jejich srovnání. Ukazujeme také jak lze zlepšit SCF výpočty pro lepší shodu s MC výsledky.
|
|
|
Počítačové modelování makromolekul
Khirnova, Oleksandra ; Uhlík, Filip (vedoucí práce) ; Jirsák, Jan (oponent)
V této práci studujeme difúzi lineárních a cyklických polymerů. Provádíme simulace pomocí Brownovské dynamiky v θ-rozpouštědle a dobrém rozpouštědle pro několik hydrodynamick- ých modelů. Výsledky srovnáváme s několika existujícími teoriemi. V této práci studujeme difúzi lineárních a cyklických polymerů. Provádíme simulace pomocí Brownovské dynamiky v θ-rozpouštědle a dobrém rozpouštědle pro několik hydrodynamických modelů. Výsledky srovnáváme s několika exis- tujícími teoriemi. V této práci studujeme difúzi lineárních a cyklických polymerů. Provádíme simu- lace pomocí Brownovské dynamiky v θ-rozpouštědle a dobrém rozpouštědle pro několik hydrodynam- ických modelů. Výsledky srovnáváme s několika existujícími teoriemi. V této práci studujeme difúzi lineárních a cyklických polymerů. Provádíme simulace pomocí Brownovské dynamiky v θ-rozpouštědle a dobrém rozpouštědle pro několik hydrodynamických modelů. Výsledky srovnáváme s několika exis- tujícími teoriemi. V této práci studujeme difúzi lineárních a cyklických polymerů. Provádíme simulace pomocí Brownovské dynamiky v θ-rozpouštědle a dobrém rozpouštědle pro několik hydrodynamických modelů. Výsledky srovnáváme s několika existujícími teoriemi.
|
|
|
Počítačové studium skládání proteinů na zjednodušených modelech
Nierostek, Jakub ; Uhlík, Filip (vedoucí práce) ; Jirsák, Jan (oponent)
Cílem práce je navrhnout a popsat vhodný zhrubený model proteinu, na jehož základě bude studován protein-folding. Model bude implementován jako počítačový program, jeho vývoj v čase bude zajišťovat Hamiltonian Monte Carlo. Pomocí simulace na počítači bude zkoumán jak protein-folding samotný, tak veličiny, které jej charakterizují a podobnost nativní konfigurace skutečného a námi simulovaného proteinu. Klíčová slova: skládání proteinů, počítačová simulace, Hamiltonian Monte Carlo, zhrubené modely 1
|
|
| |
host ::
RSS.