专题：家养智能赋能质料科教钻研 – 质料牛

发布时间：2024-09-14 03:30:11 来源： 作者：

远年，专题智能质料钻研质料家养智好足艺的家养去世少如水如荼，从AlphaGo到AlphaFold，科教家养智能匹里劈头正在科教钻研中发挥着亘古未有的专题智能质料钻研质料熏染感动，科教钻研的家养范式也从“果果式”背“数据驱动式”妨碍转换。其中，科教做为家养智好足艺真现历程中的专题智能质料钻研质料闭头一环，机械进建算法不但可能真现科教钻研系统的家养性量展看、减速研收速率，科教同时随着远期“AIGC（家养智能天去世内容）”的专题智能质料钻研质料水热拷打，种种“GAN天去世式机械进建”模子也被操做到科教钻研中，家养经由历程天去世具备目的科教功能的新质料，使精确的专题智能质料钻研质料“Inverse Design顺背设念”成为可能。经由历程本专题，家养让咱们去详细梳理机械进更正在质料科教钻研中的科教最新钻研功能战把握将去钻研的去世少意背。

1. Nature子刊：簿本间势的深度教习用于新质料斥天

去自好国减州小大教圣天亚哥分校Shyue Ping Ong（王教彬）教授团队述讲了基于具备三体相互熏染感动的图形神经汇散（M3GNet）的质料通用IAP。M3GNet IAP是正在过去十年中由质料名目真止的小大规模挨算张豫数据库上妨碍的培训，正在挨算张豫、动态模拟战不横蛮教空间质料的功能展看圆里具备普遍的操做。基于M3GNet能量，从3100万个假如晶体挨算的筛选中，约180万种质料被确定为对于现有质料名目晶体具备潜在晃动性。正在凸壳上圆能量最低的前2000种质料中，1578种质料经由历程稀度泛函实际合计被证实是晃动的。那些下场批注，机械进建减速了收现具备特意性量的可分解质料的蹊径。钻研功能以题为“A universal graph deep learning interatomic potential for the periodic table” 宣告正在驰誉期刊Nature Computational Science上，Chi Chen专士为本文的一做兼通讯做者。

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2. Co妹妹unications Materials: 详解图神经汇散正在化教战质料科教中小大展宏“图”

2022年11月，德国卡我斯鲁厄理工教院Pascal Friederich团队综述了图神经汇散（GNN）正在化教战质料钻研中功能战仄息，为把握最新的AI4Sci的足艺足腕提供了一份详真的内容宝典。相闭钻研工做以“Graph neural networks for materials science and chemistry”为题宣告正在Co妹妹unications Materials上。

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3. Nature Energy：晶体图重目力汇散用于展看晃动质料

德国耶拿弗里德里希-席勒小大教战欧洲实际光谱钻研所Silvana Botti教授团队斥天了一个逾越上述残缺格式的用于展看晃动质料的模子，该模子基于组开物战通用挨算本型去展看到凸包的距离，而不需供精确的晶体挨算知识。齐文从斥天的模子战堆散的数据散匹里劈头形貌，经由历程详细钻研钙钛矿的第四系族去提醉模子的强度，患上到下场，并正在质料战格式中谈判了工做的细节。相闭钻研工做以“Crystal graph attention networks for the prediction of stable materials”为题宣告正在国内顶级期刊Science Advances上。

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4. 机械进建展看份子挨算，Nature Reviews Chemistry最新综述！

好国洛斯阿推莫斯国家魔难魔难室Sergei Tretiak教授（通讯做者）周齐总结了基于ML评估化教性量的去世少，好比部份簿本电荷、奇极矩、自旋、电子稀度、化教键战患上到简化的量子力教形貌。同时，做者概述了多少种今世神经汇散架构，战它们的展看才气，通用性战可转移性，并讲明了它们对于种种化教性量的开用性。此外，做者借夸大了进建的份子展现远似于量子力教远似物，证明了模子捉拿底子物理教的才气，战谈判了ML模子若何形貌非部份量子效应。最后，做者格式了一份可用的ML工具箱列表，总结了已经处置的挑战战展看了将去的去世少。总结的趋向批注，本规模的去世少正正在背由ML增强的基于物理的模子去世少，其伴同着新格式的斥天战用户不战的ML化教框架正正在快捷删减。相闭钻研功能以“Extending machine learning beyond interatomic potentials for predicting molecular properties”为题宣告正在Nature Reviews Chemistry上。

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5. PRB：逾越稀度泛函实际的机械进建力场

远日，奥天时VASP硬件有限公司刘培涛专士提出了一种天去世具备逾越DFT细度的MLFF的格式，该格式散漫了下效的动态自动进建格式战机械进建。操做此格式，基于无规相位远似（RPA）天去世氧化锆的MLFF。详细天，正在基于DFT的份子能源教模拟历程中，经由历程此外一个基于RPA战DFT合计的能量、力战应力张量之间的好异妨碍实习的MLFF去校动态进建中实习的MLF。钻研批注，由于那些好异的相对于滑腻性，赫然降降了合计老本，并许诺天去世残缺可能约莫重现逾越DFT的低级量子力教合计的MLFF。随后验证了该格式，并证明了其正在钻研ZrO₂相变圆里的乐成。钻研功能以题为“Phase transitions of zirconia: Machine-learned force fields beyond density functional theory” 宣告正在驰誉期刊PHYSICAL REVIEW B上。

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6. Nature子刊：机械进建助力化教家细准展看有机反映反映下场

正在此，韩国国内科教足艺院化教与去世物份子工程系Yousung Jung教授团队设念了一种狭义反映反映模板（generalized reaction template, GRT），那是一种仅经由历程簿本映射法形貌反映反映先后簿本构型部份修正，而出有特定簿本典型或者夷易近能团疑息的反映反映模板。基于该模板，钻研设念了一种化教驱动的图神经汇散机械智能仄台去展看反映反映产物，钻研职员将其命名为LocalTransform。与业余化教家相似的是，LocalTransform可能约莫经由历程识别反映反映中间去展看反映反映下场，并凭证部份化教情景修正而后经由历程齐局看重机制的抉择性去识别反映反映簿本。事实下场反映反映下场由模板分类器妨碍展看，该分类器可为化教反映反映中间提出最可能的构型修正，而后真现细准的下场展看。此外，钻研职员借总结了LocalTransform正在展看有机反映反映下场圆里的三个首要冲破:

一、钻研提出的基于GRT构建的机械进建仄台可能约莫细确形貌测试反映反映中99.7%的魔难魔难下场，而那以前最受悲支的前100个模板仅能形貌94.6%，从而证实该钻研正在处置传统模板拆穿困绕率低、可扩大性好等问题下场圆里走出了闭头一步。

二、LocalTransform对于Top-K产物的展看细度比照以前基于图的格式有了赫然的提降，Top-K细确率是用去合计展看成果中多少率最小大的前K个下场收罗细确标签的占比。

三、该模子是一种基于分类的格式，它具备很强的分数-细确度相闭性，因此用户可能约莫清晰不确定性并疑任该机械展看。

相闭钻研功能以“A generalized-template-based graph neural network for accurate organic reactivity prediction”为题宣告正在国内驰誉期刊Nature Machine Intelligence上。

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7. Nature Materials：经由历程合计收现战清晰质料

好国减州小大教伯克利分校的雷干乡（Steven G. Louie）院士经由历程四篇品评文章对于合计质料设念的四个尾要规模妨碍了深入的回念。回支的格式规模从第一性道理足艺，到多尺度建模，到胶体自组拆的模拟，战机械进更正在那些规模的操做。做者扼要概述了质料合计建模圆里的一些赫然仄息，并谈判了该规模的一些尾要挑战战机缘。

相闭钻研工做以“Discovering and understanding materials through computation”为题宣告正在国内顶级期刊Nature Materials上。

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8. 将去自动化魔难魔难室的构建是甚么样的？请看那篇综述

远日，去自好国犹他小大教的Sterling G. Baird战 Taylor D. Sparks教授闭于自动化魔难魔难室宣告了品评性论文。引进了一个劣化使命的念法，该使命破费不到100好圆、一仄圆英尺的办公桌空间，实现为了从购物车到第一次“自动驾驶”的历程，总共破费时候为一个小时。由于光比物量更随意挪移，该文正在演示中操做的是光教而不是化教。尽管不是基于质料的，但正在那个跨规模示例中保存了自动化质料的多少个中间本则:背硬件收支下令以救命物理参数，收受丈量的目的属性，经由历程自动进建战云合计做出抉择妄想。该演示是可拜候的、可扩大的、模块化的战可一再的，使其成为SDL见识的低成去历根基型设念战正在低危害情景中进建SDL道理的幻念候选。相闭品评以“What is a minimal working example for a self-driving laboratory?”为题宣告正在国内驰誉期刊Matter期刊上。

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