NMR 结构解析应被视为智能体搜索问题,而非建模问题
英文标题:NMR Elucidation as an Agentic Search Problem, Not a Modeling Problem
论文提出,将核磁共振(NMR)结构解析重新定义为由 LLM 引导的约束搜索问题,而不是直接从谱图预测分子结构的建模问题。研究团队构建了一个由冻结 LLM 驱动的自主 Agent,可调用领域处理工具、验证检查、化学位移表及分步推理指引。在 Alberts 数据集上,该 Agent 的 top-1 准确率达到 71%,与研究生化学学生的 66% 相当;在 van Bramer 和 AstraZeneca 数据集上分别达到 80% 和 20%,优于基于大规模模拟谱图训练的零样本端到端深度学习模型。该结果表明,面向开发者和科研机构的多工具、多模型、领域知识编排框架,有望提升光谱分析自动化能力。
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中文
[提交于 2026 年 7 月 7 日]
标题:NMR 结构解析应被视为智能体搜索问题,而非建模问题
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摘要:基于核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)数据进行结构解析,仍然是化学、材料科学和生物学领域的一个根本性瓶颈。我们证明,一个智能体式 AI 系统能够以可与研究生阶段化学学生相比的水平完成这一任务。我们并非训练模型将谱图直接映射为结构,而是构建了一个由冻结 LLM 支持的单一自主 Agent;该 Agent 可与经过策展的环境交互,并可访问领域专用处理工具、验证检查、表格化学位移数据,以及概述化学家分步思考过程的指令。在 Alberts 数据集上,我们的 Agent 实现了 71% 的 top-1 准确率,与研究生学生 66% 的 top-1 准确率相当。在 van Bramer 和 AstraZeneca 数据集上,我们的 Agent 分别取得了 80% 和 20% 的 top-1 准确率,优于在大规模模拟谱图数据集上训练的零样本端到端深度学习模型。这些结果表明,将 NMR 结构解析重新定义为由 LLM 引导的约束搜索,而非建模任务,可带来显著提升;同时也为构建多步骤编排框架提供了路径,这类框架能够整合各类工具、模型和领域知识,以协助实现光谱分析自动化。
提交历史
提交者:Irina Espejo Morales [
]
[v1]
2026 年 7 月 7 日,星期二,22:05:25 UTC(3,115 KB)
English / 原文
[Submitted on 7 Jul 2026]
Title:NMR Elucidation as an Agentic Search Problem, Not a Modeling Problem
View a PDF of the paper titled NMR Elucidation as an Agentic Search Problem, Not a Modeling Problem, by Irina Espejo Morales and 4 other authors
Abstract:Structural elucidation from Nuclear Magnetic Resonance (NMR) data remains a fundamental bottleneck across chemistry, materials science, and biology. We demonstrate that an agentic AI system can perform this task at a level comparable to graduate-level chemistry students. Instead of training a model to directly map spectra to structures, we build a single autonomous agent, backed by a frozen LLM, that interacts with a curated environment with access to domain-specific processing tools, validation checks, tabulated chemical shifts, and instructions that outline the stepwise nature of a chemist's thinking process. On the Alberts dataset, our agent elucidates structures with a top-1 accuracy of 71%, comparable to the performance of graduate students at 66% top-1 accuracy. On the van Bramer and AstraZeneca datasets, our agent achieved 80% and 20% top-1 accuracy respectively, outperforming zero-shot end-to-end deep learning models which were trained on large datasets of simulated spectra. These results show that reframing NMR elucidation as an LLM-guided constrained search, rather than a modeling task, yields substantial gains and suggests a path toward multi-step orchestration frameworks that integrate a variety of tools, models, and domain knowledge to assist in automating spectroscopic analysis.
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From: Irina Espejo Morales [
]
[v1]
Tue, 7 Jul 2026 22:05:25 UTC (3,115 KB)