論文の概要: Universal crystal material property prediction via multi-view geometric fusion in graph transformers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.15303v1
• Date: Mon, 21 Jul 2025 07:06:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-22 20:51:32.29697
• Title: Universal crystal material property prediction via multi-view geometric fusion in graph transformers
• Title（参考訳）: グラフトランスにおける多視点幾何融合によるユニバーサル結晶材料特性予測
• Authors: Liang Zhang, Kong Chen, Yuen Wu,
• Abstract要約: MGTはSE3不変グラフ表現とSO3同変グラフ表現を融合した多視点グラフトランスフォーマーフレームワークである。 従来の最先端モデルと比較すると、MGTは平均絶対誤差を最大21%削減する。 MGTは、既存のベースラインよりも最大58%パフォーマンス改善を実現している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.6967931367932714
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Accurately and comprehensively representing crystal structures is critical for advancing machine learning in large-scale crystal materials simulations, however, effectively capturing and leveraging the intricate geometric and topological characteristics of crystal structures remains a core, long-standing challenge for most existing methods in crystal property prediction. Here, we propose MGT, a multi-view graph transformer framework that synergistically fuses SE3 invariant and SO3 equivariant graph representations, which respectively captures rotation-translation invariance and rotation equivariance in crystal geometries. To strategically incorporate these complementary geometric representations, we employ a lightweight mixture of experts router in MGT to adaptively adjust the weight assigned to SE3 and SO3 embeddings based on the specific target task. Compared with previous state-of-the-art models, MGT reduces the mean absolute error by up to 21% on crystal property prediction tasks through multi-task self-supervised pretraining. Ablation experiments and interpretable investigations confirm the effectiveness of each technique implemented in our framework. Additionally, in transfer learning scenarios including crystal catalyst adsorption energy and hybrid perovskite bandgap prediction, MGT achieves performance improvements of up to 58% over existing baselines, demonstrating domain-agnostic scalability across diverse application domains. As evidenced by the above series of studies, we believe that MGT can serve as useful model for crystal material property prediction, providing a valuable tool for the discovery of novel materials.
• Abstract（参考訳）: 結晶構造を正確にかつ包括的に表現することは、大規模な結晶材料シミュレーションにおいて機械学習を前進させる上で重要であるが、結晶構造の複雑な幾何学的および位相的特性を効果的に捉え、活用することは、結晶特性予測における既存のほとんどの方法にとって長年の課題である。 本稿では,SE3不変量とSO3同変グラフ表現を相乗的に融合する多視点グラフ変換フレームワークMGTを提案する。 これらの相補的な幾何学的表現を戦略的に組み込むため、MGT では、特定の目標タスクに基づいてSE3 と SO3 の埋め込みに割り当てられた重量を適応的に調整するために、専門家ルータの軽量な混合を用いている。 MGTは従来の最先端モデルと比較して、マルチタスクによる自己教師付き事前トレーニングにより、結晶特性予測タスクにおいて平均絶対誤差を最大21%削減する。 アブレーション実験と解釈調査により,本フレームワークに実装された各手法の有効性が確認された。 さらに、結晶触媒吸着エネルギーやハイブリッドペロブスカイトバンドギャップ予測などの伝達学習シナリオでは、MGTは既存のベースラインよりも最大58%の性能向上を実現し、多様なアプリケーションドメインにまたがるドメインに依存しないスケーラビリティを示す。 以上の一連の研究によって証明されたように、MGTは結晶性物質の特性予測に有用なモデルとなり、新規物質の発見に有用なツールとなると信じている。

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