• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

全球原子结构优化中的探索与利用

Exploration versus Exploitation in Global Atomistic Structure Optimization.

作者信息

Jørgensen Mathias S, Larsen Uffe F, Jacobsen Karsten W, Hammer Bjørk

机构信息

Interdisciplinary Nanoscience Center (iNANO) and Department of Physics and Astronomy, Aarhus University , DK-8000 Aarhus, Denmark.

Center for Atomic-Scale Materials Design (CAMD), Department of Physics, Technical University of Denmark , DK-2800 Kongens Lyngby, Denmark.

出版信息

J Phys Chem A. 2018 Feb 8;122(5):1504-1509. doi: 10.1021/acs.jpca.8b00160. Epub 2018 Jan 29.

DOI:10.1021/acs.jpca.8b00160
PMID:29314842
Abstract

The ability to navigate vast energy landscapes of molecules, clusters, and solids is a necessity for discovering novel compounds in computational chemistry and materials science. For high-dimensional systems, it is only computationally feasible to search a small portion of the landscape, and hence, the search strategy is of critical importance. Introducing Bayesian optimization concepts in an evolutionary algorithm framework, we quantify the concepts of exploration and exploitation in global minimum searches. The method allows us to control the balance between probing unknown regions of the landscape (exploration) and investigating further regions of the landscape known to have low-energy structures (exploitation). The search for global minima structures proves significantly faster with the optimal balance for three test systems (molecular compounds) and to a lesser extent also for a crystalline surface reconstruction. In addition, global search behaviors are analyzed to provide reasonable grounds for an optimal balance for different problems.

摘要

在计算化学和材料科学中,探索分子、团簇和固体的巨大能量景观的能力是发现新型化合物的必要条件。对于高维系统,仅在计算上可行的是搜索景观的一小部分,因此,搜索策略至关重要。在进化算法框架中引入贝叶斯优化概念,我们在全局最小搜索中量化了探索和利用的概念。该方法使我们能够控制探索景观未知区域(探索)和进一步研究已知具有低能量结构的景观区域(利用)之间的平衡。对于三个测试系统(分子化合物),以最佳平衡进行全局极小值结构搜索的速度明显更快,对于晶体表面重构,在较小程度上也是如此。此外,还分析了全局搜索行为,为不同问题的最佳平衡提供合理依据。

相似文献

1
Exploration versus Exploitation in Global Atomistic Structure Optimization.全球原子结构优化中的探索与利用
J Phys Chem A. 2018 Feb 8;122(5):1504-1509. doi: 10.1021/acs.jpca.8b00160. Epub 2018 Jan 29.
2
How evolutionary crystal structure prediction works--and why.进化晶体结构预测的工作原理——以及原因。
Acc Chem Res. 2011 Mar 15;44(3):227-37. doi: 10.1021/ar1001318. Epub 2011 Mar 1.
3
A Data-Driven Evolutionary Algorithm for Mapping Multibasin Protein Energy Landscapes.一种用于绘制多盆地蛋白质能量景观的数据驱动进化算法。
J Comput Biol. 2015 Sep;22(9):844-60. doi: 10.1089/cmb.2015.0107. Epub 2015 Jul 23.
4
From Optimization to Mapping: An Evolutionary Algorithm for Protein Energy Landscapes.从优化到映射:蛋白质能量景观的演化算法。
IEEE/ACM Trans Comput Biol Bioinform. 2018 May-Jun;15(3):719-731. doi: 10.1109/TCBB.2016.2628745. Epub 2016 Nov 15.
5
Efficient Global Structure Optimization with a Machine-Learned Surrogate Model.基于机器学习代理模型的高效全局结构优化
Phys Rev Lett. 2020 Feb 28;124(8):086102. doi: 10.1103/PhysRevLett.124.086102.
6
Global exploration of the energy landscape of solids on the ab initio level.基于第一性原理对固体能量景观的全球探索。
Phys Chem Chem Phys. 2007 Dec 14;9(46):6128-33. doi: 10.1039/b709943f. Epub 2007 Oct 16.
7
Neural network atomistic potentials for global energy minima search in carbon clusters.用于碳簇全局能量极小值搜索的神经网络原子势
Phys Chem Chem Phys. 2023 Aug 16;25(32):21173-21182. doi: 10.1039/d3cp02317f.
8
Generating candidates in global optimization algorithms using complementary energy landscapes.利用互补能景观生成全局优化算法中的候选解。
J Chem Phys. 2023 Jul 14;159(2). doi: 10.1063/5.0156218.
9
Atomistic global optimization X: A Python package for optimization of atomistic structures.原子全局优化X:一个用于优化原子结构的Python软件包。
J Chem Phys. 2022 Aug 7;157(5):054701. doi: 10.1063/5.0094165.
10
Combining Evolutionary Algorithms with Clustering toward Rational Global Structure Optimization at the Atomic Scale.将进化算法与聚类相结合以实现原子尺度的合理全局结构优化
J Chem Theory Comput. 2017 Mar 14;13(3):1486-1493. doi: 10.1021/acs.jctc.6b01119. Epub 2017 Feb 22.

引用本文的文献

1
Data Generation for Machine Learning Interatomic Potentials and Beyond.用于机器学习原子间势及其他方面的数据生成。
Chem Rev. 2024 Dec 25;124(24):13681-13714. doi: 10.1021/acs.chemrev.4c00572. Epub 2024 Nov 21.
2
Tuning Reinforcement Learning Parameters for Cluster Selection to Enhance Evolutionary Algorithms.调整强化学习参数以进行聚类选择以增强进化算法
ACS Eng Au. 2024 Apr 16;4(4):381-393. doi: 10.1021/acsengineeringau.3c00068. eCollection 2024 Aug 21.
3
Hyperactive learning for data-driven interatomic potentials.用于数据驱动原子间势的超活跃学习
NPJ Comput Mater. 2023;9(1):168. doi: 10.1038/s41524-023-01104-6. Epub 2023 Sep 13.
4
Uncertainty-driven dynamics for active learning of interatomic potentials.基于不确定性的原子间相互作用势主动学习动力学。
Nat Comput Sci. 2023 Mar;3(3):230-239. doi: 10.1038/s43588-023-00406-5. Epub 2023 Mar 6.
5
Accessing complex reconstructed material structures with hybrid global optimization accelerated on-the-fly machine learning.通过混合全局优化加速的实时机器学习访问复杂的重建材料结构。
Chem Sci. 2023 Jul 20;14(33):8777-8784. doi: 10.1039/d3sc02974c. eCollection 2023 Aug 23.
6
Exploring chemical compound space with quantum-based machine learning.利用基于量子的机器学习探索化合物空间。
Nat Rev Chem. 2020 Jul;4(7):347-358. doi: 10.1038/s41570-020-0189-9. Epub 2020 Jun 12.
7
Machine learning for a sustainable energy future.面向可持续能源未来的机器学习。
Nat Rev Mater. 2023;8(3):202-215. doi: 10.1038/s41578-022-00490-5. Epub 2022 Oct 18.
8
Systematic Comparison of Genetic Algorithm and Basin Hopping Approaches to the Global Optimization of Si(111) Surface Reconstructions.遗传算法与盆地跳跃法用于Si(111)表面重构全局优化的系统比较
J Phys Chem A. 2022 May 19;126(19):3043-3056. doi: 10.1021/acs.jpca.2c00647. Epub 2022 May 6.
9
Dynamics of Heterogeneous Catalytic Processes at Operando Conditions.原位条件下多相催化过程的动力学
JACS Au. 2021 Nov 4;1(12):2100-2120. doi: 10.1021/jacsau.1c00355. eCollection 2021 Dec 27.
10
Ab Initio Machine Learning in Chemical Compound Space.从头开始的化合物空间中的机器学习。
Chem Rev. 2021 Aug 25;121(16):10001-10036. doi: 10.1021/acs.chemrev.0c01303. Epub 2021 Aug 13.