구조적 요인: 인공지능 기반 분자 편집 도구

El Agente Estructural: An Artificially Intelligent Molecular Editor

본 논문에서는 El Agente Estructural을 소개합니다. 이는 다중 모드(multimodal) 인터페이스를 통해 자연어(natural-language) 기반으로 분자 구조 생성 및 조작을 수행하는 자율적인 화학 및 분자 모델링 시스템입니다. 기존의 생성 모델을 활용한 분자 생성 또는 편집 방식과 달리, Estructural은 인간 전문가가 3차원 공간에서 분자 시스템을 직접 조작하는 방식을 모방합니다. 이를 위해, 광범위한 도메인 지식을 기반으로 한 도구와 시각-언어 모델을 통합하여 사용자가 원자 또는 작용기 치환, 원자 간 연결, 입체 화학 등 핵심 분자 구조를 재구성하지 않고도 정밀하게 제어할 수 있도록 합니다. 다양한 실제 시나리오를 보여주는 여러 사례 연구를 통해, Estructural이 화학적으로 의미 있는 구조 조작을 가능하게 함을 입증합니다. 여기에는 특정 위치에서의 작용기 도입, 리간드 결합, 리간드 교환, 입체 화학적으로 제어된 구조 생성, 이성질체 전환, 분자 수준의 구조 분석, 반응 메커니즘 스케치를 기반으로 한 구조 생성, 그리고 메커니즘 기반의 구조 생성 및 수정 등이 포함됩니다. 이러한 예시는 다중 모드 추론이 특수 목적의 구조 인식 도구와 결합될 때, 구조 생성 이상의 상호 작용적이고 상황 인지적인 분자 모델링을 지원할 수 있음을 보여줍니다. 향후, Estructural은 자율적인 다중 에이전트 양자 화학 플랫폼인 El Agente Quntur에 통합되어, 3차원 구조 생성 및 편집을 위한 더욱 정교한 도구를 제공함으로써 그 기능을 더욱 향상시킬 것입니다.

We present El Agente Estructural, a multimodal, natural-language-driven geometry-generation and manipulation agent for autonomous chemistry and molecular modelling. Unlike molecular generation or editing via generative models, Estructural mimics how human experts directly manipulate molecular systems in three dimensions by integrating a comprehensive set of domain-informed tools and vision-language models. This design enables precise control over atomic or functional group replacements, atomic connectivity, and stereochemistry without the need to rebuild extensive core molecular frameworks. Through a series of representative case studies, we demonstrate that Estructural enables chemically meaningful geometry manipulation across a wide range of real-world scenarios. These include site-selective functionalization, ligand binding, ligand exchange, stereochemically controlled structure construction, isomer interconversion, fragment-level structural analysis, image-guided generation of structures from schematic reaction mechanisms, and mechanism-driven geometry generation and modification. These examples illustrate how multimodal reasoning, when combined with specialized geometry-aware tools, supports interactive and context-aware molecular modelling beyond structure generation. Looking forward, the integration of Estructural into El Agente Quntur, an autonomous multi-agent quantum chemistry platform, enhances its capabilities by adding sophisticated tools for the generation and editing of three-dimensional structures.