机器学习算法有助于更有效地找到最小的能量路径和鞍点

2020-01-15 19:07:15 编辑：来源：

导读阿尔托大学的博士生Olli-Pekka Koistinen开发了基于高斯过程回归的机器学习算法，以增强对最小能量路径和鞍点的搜索，并测试了该算法的工

阿尔托大学的博士生Olli-Pekka Koistinen开发了基于高斯过程回归的机器学习算法，以增强对最小能量路径和鞍点的搜索，并测试了该算法的工作效率。

在理论化学中，找到最小的能量路径和鞍点是消耗最多时间和计算资源的问题之一。计算的瓶颈是对每个原子构型的能量和力的准确评估，这通常需要在构型空间中的数百个点处执行。

利用机器学习的算法可以将观察点的数量和昂贵的能源评估减少到传统方法所需的一小部分，从而加快了计算速度。

最小能量路径位于描述特定系统(例如分子)的能量的势能表面上，该能量取决于特定参数。通常，这些参数显示原子的位置。能量表面的局部最小值对应于系统的稳定状态。最小的能量路径将这些点联系起来，并描述了可能的反应机理。

``作为一名定向者，我将这张能量表面视为一张地图。稳定的原子构型在图上显示为凹陷，最小能量路径是两个凹陷之间的路径。一路保持尽可能低的水平。路径的最高点是在一个鞍点，您可以从一个洼地变成另一个洼地并保持尽可能低的高度，” Koistinen解释说。

传统上，研究人员使用迭代方法搜索最小的能量路径和鞍点，这些方法在能量表面上以很小的步长进行。借助机器学习和统计模型，可以利用先前的观察来对能量表面进行建模，并且可以显着减少迭代次数来达到目标。

因此，机器学习提供了一种更有效，更轻便的方法，因此也提供了一种更便宜，更生态的选择。它也可以为研究传统方法无法解决的问题提供新的可能性。Koistinen说：“这是研究主题的另一个例子，其中机器学习方法可能会有所帮助。”

Olli-Pekka Koistinen，硕士 (Tech。)将于1月9日星期四中午12点在阿尔托大学科学学院，本科中心，E演讲厅(Y124)为他的论文辩护。论文的名称是“使用高斯过程回归找到鞍点和最小能量路径的算法。”

标签：机器学习算法

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