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Codex

Codex use case

探索蛋白質摺疊模型

將蛋白質摺疊假設轉化為以基準測試評估的實驗迴圈。

Difficulty 進階
Time horizon 長時間執行

使用 Codex 搭配目標模式,研究並實作 AlphaFold2 的新型架構變更,以改善蛋白質摺疊效能。

最適合

  • 想以可自動評分的基準測試來評估架構、損失函數或課程學習策略調整的計算生物學家。
  • 已有具科學依據的假設,並希望縮短從構想到可運作的實驗分支版本所需過程的研究人員。
  • 需要執行長時間自動研究迴圈,並持續追蹤實驗、反覆偵錯的 ML 工程師。

Contents

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    探索蛋白質摺疊模型

    將蛋白質摺疊假設轉化為以基準測試評估的實驗迴圈。

    使用 Codex 搭配目標模式,研究並實作 AlphaFold2 的新型架構變更,以改善蛋白質摺疊效能。

    進階
    長時間執行

    使用 Codex 搭配目標模式,研究並實作 AlphaFold2 的新型架構變更,以改善蛋白質摺疊效能。

    進階
    長時間執行

    最適合

    • 想以可自動評分的基準測試來評估架構、損失函數或課程學習策略調整的計算生物學家。
    • 已有具科學依據的假設,並希望縮短從構想到可運作的實驗分支版本所需過程的研究人員。
    • 需要執行長時間自動研究迴圈,並持續追蹤實驗、反覆偵錯的 ML 工程師。

    起始提示詞

    使用目標模式,提高這個 AlphaFold2 風格蛋白質結構模型在 NanoFold 公開基準測試驗證集上的 lDDT-Cα 分數。 科學假設是,持續保留的高階幾何狀態,或許能協助模型在資料有限的情況下,更有效率地學習蛋白質幾何結構,具體如下: - 保留標準 MSA 與成對表示; - 為選定的殘基三元組新增透過學習取得的稀疏 2-單純形面狀態; - 為選定的殘基四元組新增透過學習取得的稀疏 3-單純形四面體狀態; - 僅根據官方基準測試輸入,以及模型產生並重新循環使用的幾何結構來建構拓撲; - 維持實作在 NanoFold 限制條件下的實際運算可行性。 請維護可長期保存的追蹤檔案,內容包括: 1. 在 PLAN.md 中記錄目前策略、狀態與建議的後續步驟 2. 在 EXPERIMENTS.md 中記錄實驗與結果的結構化紀錄 3. 在 EXPERIMENT_NOTES.md 中保留持續更新的筆記與想法 每次迭代時: 1. 說明要檢驗的假設; 2. 進行最小幅度且自洽的程式碼或組態變更; 3. 執行相關測試與適用的基準測試子集; 4. 記錄指標、延遲、記憶體用量與失敗模式; 5. 決定要保留、還原或改進這項變更; 6. 定期重新評估架構層級的搜尋方向,而非只調整局部超參數。 請勿以冒煙測試或單鏈過度擬合診斷為依據,聲稱泛化表現有所提升。優先採用條件相符的比較,並確保結論不超出證據所支持的範圍。
    使用目標模式,提高這個 AlphaFold2 風格蛋白質結構模型在 NanoFold 公開基準測試驗證集上的 lDDT-Cα 分數。 科學假設是,持續保留的高階幾何狀態,或許能協助模型在資料有限的情況下,更有效率地學習蛋白質幾何結構,具體如下: - 保留標準 MSA 與成對表示; - 為選定的殘基三元組新增透過學習取得的稀疏 2-單純形面狀態; - 為選定的殘基四元組新增透過學習取得的稀疏 3-單純形四面體狀態; - 僅根據官方基準測試輸入,以及模型產生並重新循環使用的幾何結構來建構拓撲; - 維持實作在 NanoFold 限制條件下的實際運算可行性。 請維護可長期保存的追蹤檔案,內容包括: 1. 在 PLAN.md 中記錄目前策略、狀態與建議的後續步驟 2. 在 EXPERIMENTS.md 中記錄實驗與結果的結構化紀錄 3. 在 EXPERIMENT_NOTES.md 中保留持續更新的筆記與想法 每次迭代時: 1. 說明要檢驗的假設; 2. 進行最小幅度且自洽的程式碼或組態變更; 3. 執行相關測試與適用的基準測試子集; 4. 記錄指標、延遲、記憶體用量與失敗模式; 5. 決定要保留、還原或改進這項變更; 6. 定期重新評估架構層級的搜尋方向,而非只調整局部超參數。 請勿以冒煙測試或單鏈過度擬合診斷為依據,聲稱泛化表現有所提升。優先採用條件相符的比較,並確保結論不超出證據所支持的範圍。

    探索蛋白質摺疊架構假設

    若你的蛋白質摺疊假設需要經過多次 實作才能驗證,請使用 Codex 目標模式。請為 Codex 提供範圍明確的科學方向、 可運作的基準模型,以及可自動評分的基準測試。Codex 可以實作 架構分支版本、追蹤實驗、診斷失敗並繼續 迭代,而你可以審查相關證據。

    這個範例從一個具體問題出發:如果 AlphaFold2 風格模型的主幹 不只表示殘基和殘基對,還能表示明確的高階拓撲 物件,模型是否就能更有效率地學習有用的蛋白質幾何 結構?

    定義範圍明確的實驗

    AlphaFold2 的 Evoformer 已運用強大的成對推理和三角形推理。 其三角形運算可改善邊表示,但仍會 寫回成對張量。該科學家提議測試,可持續保留且 由模型學習得到的三角面與四面體胞元表示,是否能 在資料有限的情境下提供實用的歸納偏置。

    由此產生的公開程式碼庫 SimplexFold, 新增了稀疏的面狀態 F_ijk 與四面體狀態 U_ijkl,並保留 傳統的成對表示 Z_ij

    MSA representation M
            <-> pair / edge tensor Z_ij
            <-> sparse face tensor F_ijk
            <-> sparse tetra tensor U_ijkl
            -> structure module
            -> recycled geometry
            loops back into the next pass

    先從本頁的入門提示詞、最精簡的 AlphaFold2 風格基準模型, 以及公開的 NanoFold 基準測試開始。此基準測試提供小型且經過精選、 採用固定資料並可自動評分的測試平台,適合用於結構生物學 實驗。第一版實作應保持精簡,以便 透過針對性的單元測試和微型基準測試加以驗證,再啟動成本高昂的訓練 作業。

    使用目標模式進行搜尋

    1. 提供一項可證偽的高層次科學假設,而不是要求模型從零開始自行設計整套研究議程。
    2. 在 ChatGPT 中使用 GPT-5.5 Pro,將這個研究方向轉化為明列限制條件與消融實驗的實作計畫。
    3. 請 Codex 實作最精簡且可執行的 SimplexFold 基準版本,再以針對性的單元測試與微型基準測試進行驗證。
    4. 將產生的程式碼庫交給 Codex 目標模式,並指示它透過爬山式搜尋,提高 NanoFold 基準測試驗證集的 lDDT-Cα 分數,同時保留實驗紀錄、計畫及產出項目的參照資訊。
    5. 讓目標模式持續執行,並運用基準測試回饋,反覆調整架構、訓練方案與實驗任務執行框架。在這個範例中,迴圈執行了超過 150 小時。

    使用 PLAN.md 記錄目前策略與後續步驟,以 EXPERIMENTS.md 來 結構化記錄結果,並以 EXPERIMENT_NOTES.md 作為持續更新的隨手筆記。 這些檔案讓長時間執行的搜尋過程可供稽核,並提供穩定的 著力點,方便你引導下一次迭代。

    目標模式很適合此處,因為這類搜尋需要反覆實作、 測試、追蹤實驗、診斷失敗,以及依據基準測試結果進行 迭代。未經引導的自動研究通常會逐漸偏向熟悉的局部變更, 例如損失函數、最佳化器與超參數。由科學家提供的精簡 架構假設,為 Codex 界定更有意義的搜尋空間,同時仍保留 測試、診斷和改進實作的餘地。

    這套工作流程也適合團隊用來評估科學家參與迴圈 並提供引導時,會如何影響智慧體式科學搜尋的品質。

    範例結果

    這套工作流程的成果是 SimplexFold, 一種具有明確高階單純形狀態的實驗性架構。請一併審查 拓撲與基準測試紀錄,以確認每次迭代仍在 檢驗原始的科學構想。

    1-單純形、2-單純形與 3-單純形蛋白質幾何結構的比較。

    值得汲取的重點並不是 Codex 已自主解決蛋白質摺疊問題。這套 工作流程展示了目標模式如何作為持續運作的科學工程 迴圈:科學家提出關鍵的概念轉變,而 Codex 則縮短 實作、實驗、偵錯與後續搜尋的週期。

    請將具潛力的診斷結果視為實作路徑可行的證據, 而不是泛化能力的證明。請定期審查智慧體的探索軌跡;若它 流於局部超參數調整,請將其導回具有科學意義的架構問題;並且只在 完成條件相符的公開驗證比較與適當的重複實驗後, 才將結果提升為正式主張。

    資源

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