我國學(xué)者發(fā)展出外場誘導(dǎo)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)力場新方法
記者23日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校蔣彬教授課題組在發(fā)展場誘導(dǎo)的原子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)力場研究方面取得重要進展。研究成果日前發(fā)表在《自然·通訊》上。
原子模擬是人們在微觀層面理解復(fù)雜化學(xué)、生物和材料體系的光譜、反應(yīng)動力學(xué)以及能量和電荷轉(zhuǎn)移過程的關(guān)鍵工具，其關(guān)鍵要素是精確且高效的高維勢能面（即力場）。近年來，基于精確的原子中心的機器學(xué)習(xí)相互作用勢進行高效、準(zhǔn)確的分子模擬已經(jīng)成為一種常用的做法。然而，這些模型通常是用于描述孤立體系，將能量僅視為原子坐標(biāo)和原子種類的函數(shù)，無法表達外場與體系之間的相互作用。因此，亟須開發(fā)正確描述外場與體系相互作用的機器學(xué)習(xí)模型，以實現(xiàn)外場下復(fù)雜反應(yīng)的精確且高效的模擬。
受到量子化學(xué)中原子軌道線性組合為分子軌道的概念啟發(fā)，研究人員提出了遞歸嵌入原子電子密度描述符，再將外場視為虛擬的原子，引入場依賴的原子軌道與基于坐標(biāo)的原子軌道線性組合來得到對稱性適配的場依賴嵌入電荷密度，從而發(fā)展出了場誘導(dǎo)的對稱性匹配的遞歸嵌入原子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。該方法能夠?qū)⑴紭O矩、極化率等各種響應(yīng)性質(zhì)與外場依賴的能量變化精確的關(guān)聯(lián)起來，適用于外場存在下的分子和周期性體系的光譜和動力學(xué)模擬。值得一提的是，對于周期性體系，這一模型只需訓(xùn)練原子力數(shù)據(jù)能克服周期性體系內(nèi)在的極化多值問題。通過甲基乙酰胺和液態(tài)水的動力學(xué)模擬結(jié)果，驗證了這一模型在強外場條件下對各種復(fù)雜體系高效建模的能力。
研究人員表示，這項研究成果將物理概念與機器學(xué)習(xí)描述符相關(guān)聯(lián)，為發(fā)展更通用的機器學(xué)習(xí)模型提供了新的思路。
（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖）
（原標(biāo)題：我學(xué)者發(fā)展出外場誘導(dǎo)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)力場新方法）
