論文の概要: Crystal-LSBO: Automated Design of De Novo Crystals with Latent Space Bayesian Optimization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.17881v1
- Date: Tue, 28 May 2024 07:03:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-29 20:07:07.483881
- Title: Crystal-LSBO: Automated Design of De Novo Crystals with Latent Space Bayesian Optimization
- Title（参考訳）: Crystal-LSBO:潜時空間ベイズ最適化によるデノボ結晶の自動設計
- Authors: Onur Boyar, Yanheng Gu, Yuji Tanaka, Shunsuke Tonogai, Tomoya Itakura, Ichiro Takeuchi,
- Abstract要約: 本研究では、探索性を高めるために特別に調整された結晶のデノボ設計フレームワークであるCrystal-LSBOを紹介する。
本研究は,デ・ノボ結晶設計におけるLSBOの利用の先駆者であり,最適化タスクによる有効性を示すものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.988832749427077
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Generative modeling of crystal structures is significantly challenged by the complexity of input data, which constrains the ability of these models to explore and discover novel crystals. This complexity often confines de novo design methodologies to merely small perturbations of known crystals and hampers the effective application of advanced optimization techniques. One such optimization technique, Latent Space Bayesian Optimization (LSBO) has demonstrated promising results in uncovering novel objects across various domains, especially when combined with Variational Autoencoders (VAEs). Recognizing LSBO's potential and the critical need for innovative crystal discovery, we introduce Crystal-LSBO, a de novo design framework for crystals specifically tailored to enhance explorability within LSBO frameworks. Crystal-LSBO employs multiple VAEs, each dedicated to a distinct aspect of crystal structure: lattice, coordinates, and chemical elements, orchestrated by an integrative model that synthesizes these components into a cohesive output. This setup not only streamlines the learning process but also produces explorable latent spaces thanks to the decreased complexity of the learning task for each model, enabling LSBO approaches to operate. Our study pioneers the use of LSBO for de novo crystal design, demonstrating its efficacy through optimization tasks focused mainly on formation energy values. Our results highlight the effectiveness of our methodology, offering a new perspective for de novo crystal discovery.
- Abstract（参考訳）: 結晶構造の生成的モデリングは、これらのモデルが新しい結晶を探索し発見する能力を制限する入力データの複雑さによって著しく困難である。
この複雑さはしばしば、デ・ノボの設計手法を既知の結晶の小さな摂動に限定し、高度な最適化手法の効果的な適用を妨げている。
そのような最適化手法の1つとして、ラテント・スペース・ベイズ最適化(LSBO)は、特に変分オートエンコーダ(VAE)と組み合わせることで、様々な領域にまたがる新しいオブジェクトを発見できる有望な結果を証明している。
LSBOの可能性と革新的結晶発見への重要なニーズを認識し、LSBOフレームワーク内の探索性を高めるために特別に調整された結晶のデノボ設計フレームワークであるCrystal-LSBOを紹介した。
結晶-LSBOは複数のVAEを用いており、それぞれが格子、座標、化学元素といった結晶構造の異なる側面に特化しており、これらの成分を結合的な出力に合成する積分モデルによって構成されている。
このセットアップは、学習プロセスの合理化だけでなく、各モデルの学習タスクの複雑さの低下により探索可能な潜在空間も生成し、LSBOアプローチの運用を可能にする。
本研究は,ド・ノボ結晶設計におけるLSBOの利用の先駆者であり,生成エネルギー値を中心にした最適化タスクによる有効性を示すものである。
本研究は, ド・ノボ結晶発見の新たな視点として, 提案手法の有効性を強調した。
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