バーチャル(virtual)についてあまり知られていない意味を説明することで、機械学習関係に対する信用度が上がるきっかけにならないかと淡い期待をよせる

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データ化学工学研究室 (金子研究室) の研究において、たびたび “バーチャル (virtual)” という言葉が出てきます。バーチャルスクリーニング (virtual screening)、バーチャルメトロロジー (virtual metrology) などです。バーチャルスクリーニングは、分子設計・医薬品設計のときに使われる言葉で、(多くの) 化合物もしくはコンピュータ上に存在する化学構造の中で、有望な活性・物性をもつ化合物をコンピュータで選択することです。バーチャルメトロロジーはソフトセンサーのことで、リアルタイム・頻繁に測定することが難しいプロセス変数の値を、コンピュータで推定することです。

バーチャル (virtual) という言葉について、VR (Virtual Reality, 仮想現実) などにあるように、”仮想的な” という意味で理解している方が多いと思います。実際、LONGMAN(英英辞典) において、

made, done, seen etc on the Internet or on a computer, rather than in the real world

– The website allows you to take a virtual tour of the art gallery.

– constructing virtual worlds

とあります (2018年8月12日時点)。確かに、ではコンピュータで化学構造を選択しますし、バーチャルメトロロジーでは測定困難な変数の値をコンピュータで推定します。

しかし、バーチャル (virtual) の意味はこれだけではないのです。しかも、上の “仮想的な” の意味は virtual の中で二番目です。

一番目の意味は、

very nearly a particular thing

– Car ownership is a virtual necessity when you live in the country.

– Finding a cheap place to rent is a virtual impossibility in this area.

なのです (2018年8月12日時点)。意味的に少しわかりにくいでしょうか。例文の中で捉えたほうがわかりやすいかもしれません。2つの例文を訳してみます。

  • 田舎に住んでいるとき、実質的に (実際のところ) 車は必要だ。
  • このあたりで家賃の安い賃貸を探すことは、実質的に (実際のところ) 不可能だ。

一つ目の例文について、もちろん田舎にも電車やバスは通っていますが、一日に数本しかなく、実際に住んでみると買い物などに行くときに車が必要、といったことでしょうか。二つ目の例文について、たとえば東京において、もちろん家賃が激安のところはありますが、ワケあり物件であったり、使うには部屋が狭すぎたりして、実際はそんなところに住めない、という意味と思います。

つまり、virtual は “実質的な” とか “実際の” という意味になります。Virtual として一般的に認知されている “仮想的な” という意味とは、真逆とはいわないまでも、とても異なります。ちなみに、実質的な、の対義語は、形式的な、とか名目的な、とかです。

Virtual のいち番目の意味をふまえて、バーチャルスクリーニングやバーチャルメトロロジーについて考えます。もちろん、これらはコンピュータ上で “仮想的に” 行われることです。ただ、その結果には、実質的な内容が含まれているのではないでしょうか。

化合物において発現する物性・活性は化学構造に由来します。その物性・活性の値に、ノイズが加わる形で、現実世界で観測されるわけです。機械学習により物性・活性と化学構造との間の実際の関係をモデル化できれば、そのモデルは化学構造から発現する物性・活性がノイズに左右されずに分かるという意味で、実質的、といえるかもしれません。バーチャルメトロロジーにおいても、プロセス変数間において構築されたモデルが、実質的な変数間の関係を表しているかもしれません。

今のところ、バーチャル (virtual) の意味をネタにした言葉遊びに過ぎないかもしれません。しかし、”実質的な” モデルに少しでも近づけるため、データ化学工学研究室では研究を行っています。

以上です。

質問やコメントなどありましたら、twitter, facebook, メールなどでご連絡いただけるとうれしいです。

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