当前位置:首页 >> 学术资讯 >> 科研信息

物理系徐勇、段文晖研究组发展出DeepH通用材料模型并提出“材料大模型”的实现方案

2024/07/02

近日,清华大学物理系徐勇、段文晖研究组利用其原创的深度学习密度泛函理论哈密顿量(DeepH)方法,发展出DeepH通用材料模型,并展示了一种构建“材料大模型”的可行方案,这一突破性进展为创新材料发现提供了新机遇。

密度泛函理论(DFT)是计算物理与材料科学的主流方法,在材料计算设计中发挥了重要作用。DFT哈密顿量是DFT计算的基本物理量,所有其他DFT物理量(包括总能量、电荷密度、能带结构、响应性质等)均能由其直接导出。在前期研究中,徐勇、段文晖领导的研究团队开发了一种名为DeepH的深度学习第一性原理计算方法。该方法能够从DFT数据中学习,并预测给定材料结构的哈密顿量,从而高效地计算基态物理性质。在DeepH系列研究工作中,研究团队将DeepH框架与等变神经网络结合并推出DeepH-E3框架,并被应用于复杂磁性材料的电子结构预测,以及密度泛函微扰论计算中。该工作致力于用DeepH方法构建覆盖元素周期表及大量材料的通用材料模型。相比于专用材料模型,构建通用材料模型对DeepH方法的鲁棒性与泛化能力提出了更大的挑战。

20240614-徐勇、段文晖研究组-基于深度学习密度泛函理论哈密顿量(DeepH)方法构建通用材料模型-唐泽宸.png

图1.基于深度学习密度泛函理论哈密顿量(DeepH)方法构建通用材料模型

研究团队首先创建了一个大型DFT材料数据库,包含超过10000种材料结构的计算数据。基于此材料数据库与改进的DeepH方法(DeepH-2),研究人员成功构建出一个DeepH通用材料模型,可处理多样化元素组成与原子结构的复杂材料体系,并在材料性质预测方面达到了出色的精度。该通用材料模型可准确预测复杂测试材料的多种物性,验证了模型出色的通用性能。该工作不仅展示了DeepH通用材料模型的概念,还为构建材料大模型奠定了基础,为推动创新材料发现提供了新机遇。

20240614-徐勇、段文晖研究组-DeepH通用模型在元素周期表上的性能测试-唐泽宸.png

图2.DeepH通用模型在元素周期表上的性能测试

20240614-徐勇、段文晖研究组-DeepH通用模型在代表性结构上的预测效果-唐泽宸.png

图3.DeepH通用模型在代表性结构上的预测效果

6月12日,相关研究成果以“深度学习密度泛函理论哈密顿量的通用材料模型”(Universal materials model of deep-learning density functional theory Hamiltonian为题,在线发表于《科学通报》(Science Bulletin)上。

徐勇和段文晖为该论文的通讯作者,研究组2021级本科生王昱翔、博士后李洋、2021级博士生唐泽宸为共同第一作者。合作者还包括清华大学物理系助理教授王冲、北京航空航天大学材料科学与工程学院副教授司晨,研究组博士生李贺、袁子龙、陶泓耕、邹念龙、包挺、梁兴昊、边策,本科生陈泽洲、许上华和科研助理许祗铭。研究得到基础科学研究中心、国家自然科学基金委、国家科技部重点研发计划、国家超级计算天津中心等的支持。


版权声明:
文章来源 清华大学新闻网,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。

相关学术资讯
近期会议

第二届无人系统与自动化控制国际学术会议(ICUSAC 2025)(2025-12-26)

2025年IEEE第八届算法,计算与人工智能国际会议 (ACAI 2025)(2025-12-26)

第二届遥感技术与图像处理国际学术会议(RSTIP 2025)(2025-12-26)

第二届模式识别与图像分析国际学术会议(PRIA 2025)(2025-12-26)

2025年创新设计与数字化转型国际会议(2025-12-26)

第五届通信技术与信息科技国际学术会议(ICCTIT 2025)(2025-12-26)

第五届人工智能与大数据国际学术研讨会 (AIBDF 2025)(2025-12-26)

2025物理学、量子计算与光学国际会议(ICPQCO 2025)(2025-12-27)

2026年数学、人工智能与金融学国际会议(ICMAIF 2026(2026-01-06)

2026智能电网信息工程、电缆工程与电气国际会议(CEEE 2026)(2026-01-06)

2025年计算机视觉、软件工程与数据挖掘国际会议(ICCVSEDM 2025)(2025-12-23)

2025年宗教学、文化交流与现代社会国际会议(ICRSCEMS 2025)(2025-12-27)

2025年人文,管理与科学教育国际会议(ICHMSE 2025)(2025-12-25)

2025年文化、设计与公共艺术国际会议(ICCDPA 2025)(2025-12-30)

2025年旅游管理与媒体传播国际会议(ICTMMC 2025)(2025-12-27)

2025年测绘技术与工程国际会议(ICSMTE 2025)(2025-12-28)

2025年智能系统与机器自动化国际会议(ISMA 2025)(2025-12-23)

2025年应用经济学与社会科学国际会议(AESS 2025)(2025-12-27)

2025年区块链、金融创新与信息技术国际会议(BFIIT 2025)(2025-12-29)

2025年电力电气、自动化与动力工程国际会议(EPAPE 2025)(2025-12-27)

小贴士:学术会议云是学术会议查询检索的第三方门户网站。它是会议组织发布会议信息、众多学术爱好者参加会议、找会议的双向交流平台。它可提供国内外学术会议信息预报、分类检索、在线报名、论文征集、资料发布以及了解学术资讯,查找会服机构等服务,支持PC、微信、APP,三媒联动。