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Enregistrement W2900986313 · doi:10.1103/physreva.100.022512

Deep learning and density-functional theory

2019· article· en· W2900986313 sur OpenAlexafffund
Kevin Ryczko, David A. Strubbe, Isaac Tamblyn

Notice bibliographique

RevuePhysical review. A/Physical review, A · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueMachine Learning in Materials Science
Établissements canadiensUniversity of Ottawa
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaCompute CanadaUniversity of California
Mots-clésDensity functional theoryStatistical physicsArtificial neural networkInverseConvolutional neural networkRange (aeronautics)Charge (physics)PhysicsAlgorithmComputer scienceArtificial intelligenceQuantum mechanicsMathematicsMaterials science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

We show that deep neural networks can be integrated into, or fully replace, the Kohn-Sham density functional theory (DFT) scheme for multielectron systems in simple harmonic oscillator and random external potentials with no feature engineering. We first show that self-consistent charge densities calculated with different exchange-correlation functionals can be used as input to an extensive deep neural network to make predictions for correlation, exchange, external, kinetic, and total energies simultaneously. Additionally, we show that one can make all of the same predictions with the external potential rather than the self-consistent charge density, which allows one to circumvent the Kohn-Sham DFT scheme altogether. We then show that a self-consistent charge density found from a nonlocal exchange-correlation functional can be used to make energy predictions for a semilocal exchange-correlation functional. Lastly, we use a deep convolutional inverse graphics network to predict the charge density given an external potential for different exchange-correlation functionals and assess the viability of the predicted charge densities. This work shows that extensive deep neural networks are generalizable and transferable given the variability of the potentials (maximum total energy range $\ensuremath{\approx}100$ Ha) because they require no feature engineering and because they can scale to an arbitrary system size with an $O(N)$ computational cost.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
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: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

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

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 Opus0,009
Tête enseignante GPT0,327
Écart entre enseignants0,318 · 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

Citations125
Publié2019
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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