論文の概要: Multi-Objective Quality-Diversity for Crystal Structure Prediction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.17164v1
- Date: Mon, 25 Mar 2024 20:29:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-27 19:36:07.870699
- Title: Multi-Objective Quality-Diversity for Crystal Structure Prediction
- Title（参考訳）: 結晶構造予測のための多目的品質多様性
- Authors: Hannah Janmohamed, Marta Wolinska, Shikha Surana, Thomas Pierrot, Aron Walsh, Antoine Cully,
- Abstract要約: 結晶構造は、電池から太陽電池まで、さまざまな領域で必須である。
結晶構造予測法は、エネルギー関数の世界の最小値にある最も安定な解を特定することに重点を置いている。
品質多様性アルゴリズムは、様々な特性を持つ高性能なソリューションの集合を見つけることを目的として、結晶構造予測のための有望な道を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.850763053698912
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Crystal structures are indispensable across various domains, from batteries to solar cells, and extensive research has been dedicated to predicting their properties based on their atomic configurations. However, prevailing Crystal Structure Prediction methods focus on identifying the most stable solutions that lie at the global minimum of the energy function. This approach overlooks other potentially interesting materials that lie in neighbouring local minima and have different material properties such as conductivity or resistance to deformation. By contrast, Quality-Diversity algorithms provide a promising avenue for Crystal Structure Prediction as they aim to find a collection of high-performing solutions that have diverse characteristics. However, it may also be valuable to optimise for the stability of crystal structures alongside other objectives such as magnetism or thermoelectric efficiency. Therefore, in this work, we harness the power of Multi-Objective Quality-Diversity algorithms in order to find crystal structures which have diverse features and achieve different trade-offs of objectives. We analyse our approach on 5 crystal systems and demonstrate that it is not only able to re-discover known real-life structures, but also find promising new ones. Moreover, we propose a method for illuminating the objective space to gain an understanding of what trade-offs can be achieved.
- Abstract（参考訳）: 結晶構造は電池から太陽電池まで、さまざまな領域で必須であり、原子配置に基づいて結晶の性質を予測するための広範な研究が続けられている。
しかし、一般的な結晶構造予測法は、エネルギー関数の世界の最小値にある最も安定な解を特定することに重点を置いている。
このアプローチは、近隣の局所的なミニマムにある他の潜在的に興味深い材料を見落とし、導電性や変形に対する抵抗などの異なる材料特性を持つ。
対照的に、Quality-Diversityアルゴリズムは、様々な特性を持つ高性能なソリューションの集合を見つけることを目的として、結晶構造予測のための有望な道を提供する。
しかし、磁性や熱電効率といった他の目的と並んで結晶構造の安定性を最適化するのも価値があるかもしれない。
そこで本研究では,多目的品質多様性アルゴリズムのパワーを利用して,多様な特徴を持つ結晶構造を探索し,異なる目的のトレードオフを実現する。
5つの結晶系に対する我々のアプローチを分析し、既知の実生活構造を再発見できるだけでなく、将来有望な新しい構造も発見できることを実証する。
また,目的空間を照らし,どのようなトレードオフが達成できるかを理解する方法を提案する。
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