Developing Density Functional Theory with Physical Prior Knowledge
Notice bibliographique
Résumé
Density functional theory (DFT) has been used extensively over the past several decades and across many branches of science. The success of DFT lies in its relatively low-cost and usefully high accuracy in many practical systems of interest. However, there are still many instances, such as strongly correlated systems or systems at high temperatures, where conventional DFT approaches are no longer reliable. In addition, reliable DFT approaches are often computationally intractable for large system sizes, limiting their scope of application in realistic system settings. This dissertation is a collection of my contributions to address these fundamental challenges in the field. A common theme across all projects is the use of physical prior knowledge to motivate or (in)directly constrain the methods and techniques developed. In Chapter 1, I provide context for the research presented in the following self-contained chapters. Chapter 2 introduces condition probability DFT (CP-DFT) as a new and alternative density functional approach to obtain conditional probability densities and ground-state energies. Chapter 3 expands upon the previous chapter by establishing CP-DFT as a formally exact theory and derives several key physical properties of CP densities and corresponding potentials used in the theory. Chapter 4 analyzes and discusses the role of exact physical conditions (constraints) in developing conventional Kohn-Sham DFT exchange-correlation (XC) approximations. Chapter 5 introduces the Kohn-Sham regularizer method for training neural network-based XC models for strongly correlated systems. Chapter 6 expands on the previous chapter by developing a spin-adapted Kohn-Sham regularizer and demonstrating impressive generalizability on weakly correlated systems. Finally, Chapter 7 explores the repurposing of Tensor Processing Units – hardware designed for machine-learning tasks – for large-scale DFT calculations by utilizing algorithms that exploit physical properties of the density matrix.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,050 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; les deux têtes enseignantes s’accordent sur ce qui est montré ici.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».