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Enregistrement W2792351009 · doi:10.1063/1.5003074

Neural networks vs Gaussian process regression for representing potential energy surfaces: A comparative study of fit quality and vibrational spectrum accuracy

2018· article· en· W2792351009 sur OpenAlexafffund
Aditya Kamath, Rodrigo A. Vargas–Hernández, Roman V. Krems, Tucker Carrington, Sergei Manzhos

Notice bibliographique

RevueThe Journal of Chemical Physics · 2018
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueMachine Learning in Materials Science
Établissements canadiensQueen's UniversityUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaGovernment of Canada
Mots-clésKrigingEnergy spectrumArtificial neural networkGaussian processQuality (philosophy)RegressionGaussianEnergy (signal processing)Process (computing)StatisticsRegression analysisSpectrum (functional analysis)Artificial intelligencePattern recognition (psychology)Statistical physicsMachine learningComputer scienceBiological systemMathematicsPhysicsBiologyQuantum mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

For molecules with more than three atoms, it is difficult to fit or interpolate a potential energy surface (PES) from a small number of (usually ab initio) energies at points. Many methods have been proposed in recent decades, each claiming a set of advantages. Unfortunately, there are few comparative studies. In this paper, we compare neural networks (NNs) with Gaussian process (GP) regression. We re-fit an accurate PES of formaldehyde and compare PES errors on the entire point set used to solve the vibrational Schrödinger equation, i.e., the only error that matters in quantum dynamics calculations. We also compare the vibrational spectra computed on the underlying reference PES and the NN and GP potential surfaces. The NN and GP surfaces are constructed with exactly the same points, and the corresponding spectra are computed with the same points and the same basis. The GP fitting error is lower, and the GP spectrum is more accurate. The best NN fits to 625/1250/2500 symmetry unique potential energy points have global PES root mean square errors (RMSEs) of 6.53/2.54/0.86 cm−1, whereas the best GP surfaces have RMSE values of 3.87/1.13/0.62 cm−1, respectively. When fitting 625 symmetry unique points, the error in the first 100 vibrational levels is only 0.06 cm−1 with the best GP fit, whereas the spectrum on the best NN PES has an error of 0.22 cm−1, with respect to the spectrum computed on the reference PES. This error is reduced to about 0.01 cm−1 when fitting 2500 points with either the NN or GP. We also find that the GP surface produces a relatively accurate spectrum when obtained based on as few as 313 points.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,008
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,023
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,043

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0080,023
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0030,002
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,003
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,051
Tête enseignante GPT0,371
Écart entre enseignants0,320 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations243
Publié2018
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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