論文の概要: PDDFormer: Pairwise Distance Distribution Graph Transformer for Crystal Material Property Prediction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.12984v4
• Date: Sun, 24 Nov 2024 08:10:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-26 14:14:37.362099
• Title: PDDFormer: Pairwise Distance Distribution Graph Transformer for Crystal Material Property Prediction
• Title（参考訳）: PDDFormer:結晶特性予測のためのPairwise Distance Distribution Graph Transformer
• Authors: Xiangxiang Shen, Zheng Wan, Lingfeng Wen, Licheng Sun, Ou Yang Ming Jie, JiJUn Cheng, Xuan Tang, Xian Wei,
• Abstract要約: 本稿では,原子重み付きペアワイド距離分布 (WPDD) とユニットセルペアワイド距離分布 (UPDD) を初めて提案し,これをマルチエッジ結晶グラフの構築に取り入れた。 本手法は原子位置のわずかな摂動の下でも結晶グラフの連続性と完全性を維持することを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.36720478795747
• License:
• Abstract: The crystal structure can be simplified as a periodic point set repeating across the entire three-dimensional space along an underlying lattice. Traditionally, methods for representing crystals rely on descriptors like lattice parameters, symmetry, and space groups to characterize the structure. However, in reality, atoms in material always vibrate above absolute zero, causing continuous fluctuations in their positions. This dynamic behavior disrupts the underlying periodicity of the lattice, making crystal graphs based on static lattice parameters and conventional descriptors discontinuous under even slight perturbations. To this end, chemists proposed the Pairwise Distance Distribution (PDD) method, which has been used to distinguish all periodic structures in the world's largest real materials collection, the Cambridge Structural Database. However, achieving the completeness of PDD requires defining a large number of neighboring atoms, resulting in high computational costs. Moreover, it does not account for atomic information, making it challenging to directly apply PDD to crystal material property prediction tasks. To address these challenges, we propose the atom-Weighted Pairwise Distance Distribution (WPDD) and Unit cell Pairwise Distance Distribution (UPDD) for the first time, incorporating them into the construction of multi-edge crystal graphs. Based on this, we further developed WPDDFormer and UPDDFormer, graph transformer architecture constructed using WPDD and UPDD crystal graphs. We demonstrate that this method maintains the continuity and completeness of crystal graphs even under slight perturbations in atomic positions.
• Abstract（参考訳）: 結晶構造は、下層の格子に沿って3次元空間全体にわたって繰り返される周期的な点集合として単純化することができる。 伝統的に、結晶を表現する方法は、格子パラメータや対称性、空間群といった記述子を使って構造を特徴づける。 しかし、実際には、物質の原子は常に絶対零点以上で振動し、その位置が連続的に変動する。 この動的挙動は格子の根底にある周期性を阻害し、静的な格子パラメータと従来の記述子に基づく結晶グラフは、わずかな摂動の下では不連続である。 この目的のために、化学者は世界最大の実材料コレクションであるケンブリッジ構造データベース(英語版)の周期構造を識別するために使われてきたPairwise Distance Distribution (PDD)法を提案した。 しかしながら、PDDの完全性を達成するには、多くの隣接する原子を定義する必要があり、計算コストが高い。 さらに、原子情報を考慮せず、PDDを直接結晶材料特性予測タスクに適用することは困難である。 これらの課題に対処するために、原子重み付きペアワイド距離分布(WPDD)とユニットセルペアワイド距離分布(UPDD)を初めて提案し、これをマルチエッジ結晶グラフの構築に取り入れる。 そこで我々は,WPDDおよびUPDD結晶グラフを用いて構築したグラフトランスフォーマアーキテクチャであるWPDDFormerとUPDDFormerをさらに発展させた。 本手法は原子位置のわずかな摂動の下でも結晶グラフの連続性と完全性を維持することを実証する。

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