본 발명의 바람직한 실시예에 따른 딥러닝 기반 분자 설계 방법, 이를 수행하는 장치 및 컴퓨터 프로그램은, 검벨-소프트맥스(Gumbel-Softmax) 함수를 활용하여 변분 오토인코더(variational autoencoder, VAE)를 사전 학습하고, 사전 학습된 변분 오토인코더(VAE)와 유전 알고리즘(genetic algorithm, GA)을 이용하여 사용자의 요청 분자 특성에 대응되는 분자를 설계함으로써, 분자 구조의 SMILES 표현을 이진 벡터 표현으로 변환할 수 있어 잠재 공간의 탐색 범위를 유한한 공간으로 제약할 수 있다.