Claude otimiza modelos biomoleculares e acelera design de proteínas

Claude otimiza mais de 30 modelos biomoleculares

A Anthropic relata que o Claude, operando dentro do programa Claude Science, otimizou mais de 30 modelos de código aberto usados por cientistas para prever e projetar biomoléculas em pouco menos de quatro semanas. Na média, os modelos ficaram cerca de 4x mais rápidos com perda mínima de precisão, e quase 2x mais rápidos com saídas idênticas. A empresa está liberando todo o código otimizado e lançou uma competição de design de proteínas em parceria com a Adaptyv Bio.

Gargalo: atenção em triângulos

Modelos modernos de previsão de estrutura de proteínas, como AlphaFold3, OpenFold3 e Boltz-2, gastam grande parte do tempo de execução e da memória em duas operações: atenção em triângulos e multiplicação em triângulos, que modelam a geometria dos sistemas moleculares. Essas operações são cúbicas em custo - dobrar o tamanho do sistema usa 8x mais tempo e memória.

Trabalhando com o Claude, a equipe desenvolveu o FlashPairformer, um conjunto de kernels personalizados que aceleram essas operações, superando o padrão do campo em 2,7–2,9x na atenção em triângulos e 1,7–3,2x na multiplicação em triângulos, conforme a configuração do modelo. Além dos kernels transferíveis, o Claude aplicou otimizações específicas a cada modelo, como armazenar em cache trabalho recomputado redundante e simplificar ramos mortos. Em média, os modelos de previsão de estrutura ficaram 4x mais rápidos, sem impacto nas tarefas downstream.

Normalmente, uma equipe experiente de engenharia levaria semanas por modelo, e as otimizações raramente se transferem entre modelos. Aqui, o Claude - supervisionado por dois membros da equipe técnica da Anthropic com experiência em modelagem biomolecular, mas sem experiência prévia em otimização de inferência ou engenharia de kernels - acelerou mais de 30 modelos de estrutura, design de proteínas, modelos de linguagem de proteínas e genômica em menos de quatro semanas. Os modos rápidos foram estatisticamente indistinguíveis das configurações padrão em um conjunto de interfaces biomoleculares (DockQ > 0,23).

Modelagem de sistemas moleculares gigantes

O Claude também criou um modo de baixa memória, chamado "Big", que permite prever com precisão sistemas com mais de 10.000 tokens (aminoácidos, nucleotídeos e átomos) em um único nó NVIDIA - algo antes fora de alcance. Máquinas moleculares dobradas com sucesso incluem o complexo I mitocondrial humano, o complexo chaperona TRiC, um proteassoma e um ribossomo bacteriano, cada um correspondendo de perto às estruturas determinadas experimentalmente. Segundo a Anthropic, essas estão entre as maiores estruturas já dobradas com precisão - o ribossomo 40S previsto pelo AlphaFold3 tinha 7.663 tokens.

Em testes de limite com um único nó B300 de 8 GPUs, o Claude gerou previsões de capcideos virais e compartimentos proteicos de mais de 31.000 a mais de 70.000 tokens - cerca de duas ordens de magnitude além do contexto de treinamento. Esses sistemas não foram previstos corretamente, mas a barreira de inferência nessa escala caiu drasticamente.

Design de proteínas 100x mais barato

Em trabalho anterior, o Claude projetou ligantes de proteínas de novo com orçamento de até US$ 10.000 por alvo (cerca de 2.500 horas de GPU H100). Agora, com um único modelo, uma NVIDIA H200, 24 horas, um prompt de cerca de 1.100 palavras e sem subagentes, três modelos de Claude (Mythos 5.1, Mythos 5 e Opus 5) foram testados contra 16 alvos. As pontuações medianas e máximas de ipSAE foram comparáveis às campanhas anteriores usando cerca de duas ordens de magnitude menos horas de GPU. Com um gasto combinado de aproximadamente US$ 150 em GPUs e tokens, obtém-se desempenho in silico equivalente ao das campanhas anteriores.

Competição e programa para cientistas

A Anthropic e a Adaptyv Bio lançaram uma competição de design de proteínas com cinco problemas na fronteira da capacidade atual, incluindo reatividade entre espécies, sensibilidade a pH, especificidade peptídeo-MHC e alvos difíceis como GPCRs. Mais de 5.000 designs da comunidade serão validados experimentalmente. A premiação inclui até US$ 1 milhão em créditos Claude, US$ 250.000 em créditos de computação da Modal e DNA fornecido pela Twist Bioscience. A empresa também abriu em beta público o Life Sciences Verification Program, que oferece capacidades de IA de fronteira para cientistas da vida.