Comparison of different machine learning models for the prediction of forces in copper and silicon dioxide

文献情報

出版日 2018-11-20
DOI 10.1039/C8CP04508A
インパクトファクター 3.676
著者

Wenwen Li, Yasunobu Ando


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要旨

Recently, the machine learning (ML) force field has emerged as a powerful atomic simulation approach because of its high accuracy and low computational cost. However, there have been relatively fewer applications to multicomponent materials. In this study, we construct and compare ML force fields for both an elemental material (Cu) and binary material (SiO2) with varied inputs and regression models. The atomic environments are described by structural fingerprints that take into account the bond angle, and then, different ML techniques, including linear regression, a neural network and a mixture model method, are used to learn the structure–force relationship. We found that using angular structural fingerprints and a mixture model method significantly improves the accuracy of ML force fields. Additionally, we discuss an effective structural fingerprint auto-selection method based on the least absolute shrinkage and selection operator and the genetic algorithm. The atomic simulations conducted for ML force fields are in excellent agreement with ab initio calculations. As a result of the simulation with our ML force field for the structural and vibrational properties of amorphous SiO2, simulated annealing with a slow cooling rate improved the ring statistics in the amorphous structure and the phonon density of states.

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Contents list

2023-11-21 Front/Back Matter

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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