Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Нейросети помогли понять сложное взаимодействие электронов
Ученые из Центра технологий материалов Сколтеха продемонстрировали работоспособность нейросетевого метода для создания точного обменно-корреляционного функционала, который является центральным компонентом в теории функционала плотности — основном численном методе физики конденсированного состояния и квантовой химии. С его помощью рассчитывают базовые свойства материалов и молекул, например, при поиске новых материалов и лекарств. В числе таких свойств реакционная способность соединений, прочность, зонная структура и другие.
Исследование, в котором представлена перспективная архитектура нейросети и ее анализ, опубликовано в Scientific Reports. Движение электронов в материи описывается многоэлектронным уравнением Шредингера и определяет свойства, связанные с электронной структурой. Например, химическая связь (основное понятие в химии) как раз и представляет собой сложное коррелированное движение электронов, происходящее по законам квантовой механики.
Концептуальная проблема многоэлектронного уравнения Шредингера такова: хотя его достаточно просто выписать, аналитического решения пока не найдено, а численное решение является крайне сложной и комплексной задачей. Одним из основных методов является метод среднего поля (плотности), в котором сложное взаимодействие электронов друг с другом описывается эффективным потенциалом.
«В теории функционала плотности используется упрощение: вместо отдельных электронов рассматривается электронное облако с некоторой локальной плотностью», — рассказывает первый автор исследования, инженер-исследователь Сколтеха Александр Рябов.
«Однако в этой теории есть одна величина, точное значение которой неизвестно, — продолжает ученый. — Она называется обменно-корреляционным функционалом, и до недавнего времени ее аппроксимировали аналитически: коэффициенты в функциональной форме находили без использования нейросетей, на основании набора известных физических принципов. Наш же метод впервые использует для этого двухкомпонентную нейросеть. Нейросети как таковые применяются для этой задачи особенно активно на протяжении последних нескольких лет, но мы первопроходцы этой области в России».
По словам исследователей, основное новшество их подхода — применение двухстадийного метода обучения: сначала обучается одна нейросеть, после чего ее веса замораживаются и обучается вторая.
«В предыдущих работах нейросетью аппроксимировали обменно-кореляционный функционал, после чего необходимо было брать вычислительно затратные производные, чтобы получить соответствующий обменно-корреляционный потенциал. Такие производные зачастую сложно вычислить с хорошей точностью с применением нейросети. В нашей работе двухкомпонентная сеть одновременно аппроксимирует и потенциал, и функционал. Брать тяжелые производные не нужно, и вычислительная нагрузка снижается», — рассказывает старший научный сотрудник Сколтеха Петр Жиляев.
«Для реализации всех поставленных экспериментов в нашей статье мы внедрили нейросеть в программный пакет квантовой химии Octopus. Также мы изучили, как на процесс обучения влияют несамосогласованные плотности. После добавления таких плотностей в обучающую выборку мы отметили улучшение работы на тех молекулах, на которых нейросеть прежде давала наихудшие результаты», — дополняет Рябов.
Telegram 
Дзен 
VK Астрономы зарегистрировали необычную вспышку под названием «быстрый радиовсплеск» — мгновенный выброс сильнейшего радиоизлучения. Причем случился он в галактике, где они, по имеющимся представлениям, не должны происходить.
Фотография костей, уничтоженных во Второй мировой войне, помогла открыть новый род хищных динозавров
Сотрудник Палеонтологического музея в Мюнхене, копаясь в архивах, обнаружил ранее неизвестную фотографию неполного скелета динозавра, найденного в Египте в 1914 году. Через 30 лет кости уничтожила бомбардировка, но до разрушений их успели описать и отнести к виду гигантских хищных ящеров. Однако новая фотография запечатлела уникальный гребень на носу динозавра и прочие особенности, на основе которых ученые открыли новый род.
Опрос среди владельцев собак показал, какие преимущества и недостатки, связанные с наличием питомцев, представляются людям наиболее существенными.
Сниженная концентрация внимания у молодежи побуждает педагогов к внедрению новых, более увлекательных методик, способных поддерживать интерес к обучению у поколения Z. Проведенный на Филиппинах эксперимент показал, что использование специализированных мемов может положительно влиять на успеваемость учеников и их отношение к дисциплине.
Ученые Северо-Западного университета (США) синтезировали новый материал с исключительными свойствами. Очень прочный, но в то же время гибкий и легкий, полученный ими полимер может изготавливаться в больших объемах, а применяться при создании бронежилетов и баллистических тканей.
Опрос среди владельцев собак показал, какие преимущества и недостатки, связанные с наличием питомцев, представляются людям наиболее существенными.
Многие предпочитают вступать в романтические отношения с людьми примерно своего возраста, но есть и пары с существенной возрастной разницей. Международная группа ученых недавно на крупной выборке людей проследила за изменениями возраста партнеров на старте отношений в разные годы жизни.
По распространению сейсмических волн в недрах Земли геологи словно «сканируют» планету и обнаруживают все больше интересных особенностей ее внутреннего строения. Недавно очередное такое исследование заставило ученых особенно внимательно рассмотреть то, что скрывается под Тихоокеанской литосферной плитой.
Ученые из Троицкого института инновационных и термоядерных исследований, МФТИ и МЭИ совершили значительный прорыв в области защиты материалов от экстремальных тепловых нагрузок, характерных для условий управляемого термоядерного синтеза.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно