CocoRNA: progettazione collettiva dell’RNA con apprendimento per rinforzo multiagente cooperativo

Abstract degli autori

Progettare sequenze di RNA che si ripieghino in modo affidabile in specifiche strutture secondarie è essenziale per comprenderne le funzioni biologiche, ma resta un problema computazionale impegnativo. Proponiamo CocoRNA, un sistema di apprendimento per rinforzo multiagente cooperativo per la progettazione inversa dell’RNA. CocoRNA semplifica il compito suddividendolo in sottoproblemi più piccoli, ciascuno risolto in collaborazione da più agenti. Questo approccio riduce la complessità del problema e migliora l’esplorazione delle politiche di progettazione. Durante l’addestramento, un critico centralizzato usa informazioni sulla struttura complessiva per guidare gli agenti, consentendo loro di ottimizzare insieme le proprie strategie di progettazione. CocoRNA apprende così politiche di progettazione dell’RNA di alta qualità, che si generalizzano efficacemente a strutture mai viste senza ulteriore addestramento. Gli esperimenti sul dataset Rfam dimostrano che CocoRNA supera nettamente i metodi più avanzati sia nel tasso di successo sia nella velocità di progettazione. Ulteriori esperimenti su altri compiti di progettazione di sequenze biologiche evidenziano l’efficacia e l’ampio potenziale di CocoRNA per compiti di progettazione complessi.