Машинное обучение позволяет выполнять точные расчеты электронной структуры в больших масштабах

Машинное обучение позволяет выполнять точные расчеты электронной структуры в больших масштабах
16:20, Июль 10, 2023 Машинное обучение позволяет выполнять точные расчеты электронной структуры в больших масштабах для моделирования материалов. Расположение электронов в веществе, известное как электронная структура, играет решающую роль в фундаментальных, но также и в прикладных исследованиях, таких как разработка лекарств и накопление энергии. Однако отсутствие метода моделирования, который обеспечивает как высокую точность, так и масштабируемость в различных масштабах времени и длины, уже давно является препятствием для развития этих технологий. Исследователи из Центра передового системного понимания (CASUS) в Дрезден-Россендорфском центре Гельмгольца (HZDR) в Гёрлице, Германия, и Национальной лаборатории Сандия в Альбукерке, Нью-Мексико, США, впервые разработали метод моделирования на основе машинного обучения, который заменяет традиционные методы моделирования электронной структуры. Их программный стек алгоритмов изучения материалов (MALA) позволяет получить доступ к ранее недостижимым шкалам длины. Работа опубликована в журнале npj Computational Materials. Электроны являются элементарными частицами фундаментальной важности. Их квантово-механические взаимодействия друг с другом и с атомными ядрами порождают множество явлений, наблюдаемых в химии и материаловедении. Понимание и контроль электронной структуры материи дает представление о реактивности молекул, структуре и переносе энергии внутри планет, а также о механизмах разрушения материалов. Научные задачи все чаще решаются с помощью компьютерного моделирования и симуляции с использованием возможностей высокопроизводительных вычислений. Однако серьезным препятствием для достижения реалистичного моделирования с квантовой точностью является отсутствие метода прогнозного моделирования, который сочетает в себе высокую точность с масштабируемостью в различных масштабах длины и времени. Классические атомистические методы моделирования могут работать с большими и сложными системами , но их игнорирование квантовой электронной структуры ограничивает их применимость. И наоборот, методы моделирования, которые не основаны на предположениях, таких как эмпирическое моделирование и подбор параметров (методы первых принципов), обеспечивают высокую точность , но требуют больших вычислительных ресурсов. Например, теория функционала плотности (DFT), широко используемый метод первых принципов, демонстрирует кубическое масштабирование с размером системы, что ограничивает ее прогностические возможности малыми масштабами. Гибридный подход, основанный на глубоком обучении Команда исследователей представила новый метод моделирования под названием «Алгоритмы обучения материалам» (MALA). В компьютерных науках программный стек — это набор алгоритмов и программных компонентов , которые объединяются для создания программного приложения для решения конкретной задачи. Ленц Фидлер, доктор философии. студент и ключевой разработчик MALA в CASUS, объясняет: «MALA объединяет машинное обучение с подходами, основанными на физике, для прогнозирования электронной структуры материалов. Он использует гибридный подход, используя признанный метод машинного обучения, называемый глубоким обучением, для точного прогнозирования локальных величин, дополнен физическими алгоритмами для вычисления интересующих глобальных величин». Стек программного обеспечения MALA принимает расположение атомов в пространстве в качестве входных данных и генерирует отпечатки пальцев, известные как компоненты биспектра, которые кодируют пространственное расположение атомов вокруг точки декартовой сетки. Модель машинного обучения в MALA обучена прогнозировать электронную структуру на основе этого атомного соседства. Существенным преимуществом MALA является способность модели машинного обучения не зависеть от размера системы, что позволяет обучать ее на данных из небольших систем и развертывать в любом масштабе. В своей публикации группа исследователей продемонстрировала замечательную эффективность этой стратегии. Они добились ускорения более чем в 1000 раз для систем меньшего размера, состоящих из нескольких тысяч атомов, по сравнению с обычными алгоритмами. Кроме того, команда продемонстрировала способность MALA точно выполнять расчеты электронной структуры в больших масштабах, включая более 100 000 атомов. Примечательно, что это достижение было достигнуто при скромных вычислительных усилиях, что выявило ограничения обычных кодов ДПФ. Аттила Канджи, исполняющий обязанности руководителя отдела материи в экстремальных условиях в CASUS, объясняет: «По мере увеличения размера системы и вовлечения большего количества атомов расчеты DFT становятся непрактичными, тогда как преимущество MALA в скорости продолжает расти. Ключевой прорыв MALA заключается в его возможность работать с локальными атомными средами, что позволяет делать точные численные прогнозы, на которые минимально влияет размер системы. Это новаторское достижение открывает вычислительные возможности, которые когда-то считались недостижимыми». Ожидается ускорение прикладных исследований Cangi стремится раздвинуть границы расчетов электронных структур, используя машинное обучение. «Мы ожидаем, что MALA вызовет трансформацию в расчетах электронной структуры, поскольку теперь у нас есть метод моделирования значительно более крупных систем с беспрецедентной скоростью. В будущем исследователи смогут решать широкий спектр социальных проблем на основе значительного улучшенный базовый уровень, включая разработку новых вакцин и новых материалов для хранения энергии , проведение крупномасштабного моделирования полупроводниковых устройств, изучение дефектов материалов и изучение химических реакций для преобразования атмосферного парникового газа углекислого газа в безопасные для климата минералы». Кроме того, подход MALA особенно подходит для высокопроизводительных вычислений (HPC). По мере роста размера системы MALA обеспечивает независимую обработку в используемой вычислительной сети, эффективно используя ресурсы HPC, особенно графические процессоры. Сива Раджаманикам, штатный научный сотрудник и эксперт по параллельным вычислениям в Sandia National Laboratories, объясняет: «Алгоритм MALA для расчетов электронной структуры хорошо подходит для современных высокопроизводительных систем с распределенными ускорителями. Благодаря ускорителям MALA идеально подходит для масштабируемого машинного обучения на ресурсах высокопроизводительных вычислений, что обеспечивает непревзойденную скорость и эффективность расчетов электронных структур»....
Читать полный текст на android-robot.com  

Поделиться новостью в Facebook Поделиться новостью в Twittere Поделиться новостью в VK Поделиться новостью в Pinterest Поделиться новостью в Reddit

Машинное обучение справляется с огромными наборами данных: алгоритм преодолевает эксабайтный барьер

Машинное обучение справляется с огромными наборами данных: алгоритм преодолевает эксабайтный барьер Алгоритм машинного обучения продемонстрировал способность обрабатывать данные, объем которых превышает доступную память компьютера, путем определения ключевых характеристик огромного набора данных и разделения их на управляемые пакеты, которые не перегружают компьютерное оборудование. Алго …

Software 11:00, Сентябрь 18, 2023 | android-robot.com
Новая методика LiGO ускоряет обучение больших моделей машинного обучения

Новая методика LiGO ускоряет обучение больших моделей машинного обучения Не секрет, что ChatGPT от OpenAI обладает невероятными возможностями — например, чат-бот может писать стихи, напоминающие шекспировские сонеты, или отлаживать код для компьютерной программы. Эти возможности стали возможными благодаря массивной модели машинного обучения, на которой построен …

Интернет и Игры 01:50, Март 23, 2023 | android-robot.com
Золотые пилигримы: книга о мире больших людей, больших связей и больших денег

"Золотые пилигримы": книга о мире больших людей, больших связей и больших денег Москва, Ницца, Екатеринбург, Вильнюс, Колумбия, Антверпен, США. 2012, 1989, 2009, 1987, 2008 годы. Повествование строится нелинейно – мелькают города, страны, даты, люди. И из этого удивительного пазла складывается причудливая картина событий и явлений. Мы окажемся в кабинете у крупн …

Новости 03:50, Сентябрь 16, 2023 | dni.ru
Обзор электронной книги Onyx Boox Livingstone 3

Обзор электронной книги Onyx Boox Livingstone 3 Livingstone 3 — это топовая и достаточно нафаршированная всевозможным функционалом и технологиями электронная книга от компании Onyx Boox (одного из лидеров в деле производства профильных устройств на отечественном рынке). Она появилась в ассортименте бренда совсем недавно. Данная модифика …

Интернет и Игры 07:20, Декабрь 25, 2023 | itndaily.ru
Разведка ВСУ не сможет засечь: как на передовой работают расчеты Тюльпанов

Разведка ВСУ не сможет засечь: как на передовой работают расчеты «Тюльпанов» Для этого в плане СВО нужно лишь одно условие — нужно победить на поле боя. Подробнее о ситуации на передовой — в репортаже корреспондента «Известий» Станислава Григорьева. В Марьинке под Донецком — теперь новый Артемовск, он же Бахмут. За небольшой город воюю …

Новости 18:10, Май 28, 2023 | 5-tv.ru
Общество: Эксперты поспорили о целесообразности создания кибервойск как отдельной структуры

Общество: Эксперты поспорили о целесообразности создания кибервойск как отдельной структуры В правительстве обсуждается инициатива по созданию кибервойск. Как заявил глава Минцифры Максут Шадаев, этот вопрос может рассмотреть Минобороны. В экспертной среде отмечают, что функции кибервойск сейчас выполняют различные подразделения силовых ведомств, а вот нужно ли создавать кибервой …

Новости 23:00, Ноябрь 1, 2023 | vz.ru
Новая версия Exiland Backup 6.5 позволяет гибко планировать резервное копирование

Новая версия Exiland Backup 6.5 позволяет гибко планировать резервное копирование Российский разработчик, компания Exiland Software, выпустила очередную версию программы резервного копирования файлов Exiland Backup, в которой сделала основной упор на удобство планирования резервного копирования, добавила ряд новых возможностей, а также оптимизировала существующие алгори …

Наука и Технологии 10:00, Апрель 30, 2023 | astera.ru
Эта посуда от MIKU позволяет готовить вафли в микроволновке, а чай сразу в термосе без чаинок

Эта посуда от MIKU позволяет готовить вафли в микроволновке, а чай сразу в термосе без чаинок MIKU довольно часто радует нас новинками. Те, кто читают нас давно, уже знают, что время от времени мы рассказываем о посуде MIKU. Мы сами ей пользуемся, хотя по началу нам казалось, что стоит она довольно дорого. Сейчас лично я каждый день пользуюсь термосом этой компании, а с помощью их …

Наука и Технологии 09:40, Ноябрь 10, 2023 | appleinsider.ru
Уязвимость безопасности в интерфейсе браузера позволяет получить доступ к компьютеру через видеокарту

Уязвимость безопасности в интерфейсе браузера позволяет получить доступ к компьютеру через видеокарту Современные веб-сайты предъявляют все более высокие требования к вычислительной мощности компьютеров. По этой причине веб-браузеры в течение ряда лет также имели доступ к вычислительным возможностям видеокарты (графического процессора или графического процессора) в дополнение к процессору …

Интернет и Игры 06:00, Апрель 17, 2024 | android-robot.com
В больших городах растет количество сервисов по вскрытию замков

В больших городах растет количество сервисов по вскрытию замков Потеря ключа, заклинивание замка, неисправность дверной системы, засор замковой личинки – причин для описываемых случаев достаточно много. С учётом того, что в настоящее время большинство помещений оснащается металлическими взломостойкими дверями повышенной прочности, самостоятельно …

Новости 07:20, Декабрь 27, 2023 | dni.ru
Обучение торговле вместе с Академией Форекс

Обучение торговле вместе с "Академией Форекс" Многим людям известно, что лучшей школой трейдинга считается «Академия Форекс». Именно она поможет сделать торговлю на Форекс прибыльной. Существует много факторов, которые нужно учитывать в трейдинге. Главное это знание технического и фундаментального анализа, системы управлен …

Экономика 10:40, Январь 20, 2024 | versiya.info
Новое программное обеспечение на основе искусственного интеллекта позволяет быстро и надежно визуализировать белки в клетках

Новое программное обеспечение на основе искусственного интеллекта позволяет быстро и надежно визуализировать белки в клетках Электронная криотомография (крио-ЭТ) становится мощной техникой для получения подробных трехмерных изображений клеточной среды и замкнутых биомолекул. Однако одной из задач методологии является идентификация белковых молекул на изображениях для дальнейшей обработки. Исследовательская групп …

Software 11:20, Май 19, 2023 | android-robot.com
Универсальный интерфейс мозг-компьютер позволяет людям играть в игры, используя только свои мысли

Универсальный интерфейс «мозг-компьютер» позволяет людям играть в игры, используя только свои мысли Представьте себе, что вы играете в такую ​​гоночную игру, как Mario Kart, используя только свой мозг для выполнения сложной серии поворотов на круге. Это не фантазия из видеоигры, а реальная программа, которую инженеры Техасского университета в Остине создали в рамках исследования интерфей …

Наука и Технологии 22:10, Март 30, 2024 | android-robot.com
Лучшее музыкальное обучение в Минске по хорошим ценам

Лучшее музыкальное обучение в Минске по хорошим ценам Постепенно, по неведомой причине, в СНГ становится все меньше музыкальных школ, люди все меньше интересуются музыкальными инструментами и все реже отдают детей в муз.школы. С другой стороны, выбирая место для обучения ребенка, люди отдают предпочтение лучшему варианту на рынке, и одной из …

Наука и Технологии 23:50, Март 23, 2023 | igeek.ru
5 самых больших легковых автомобилей в мире, которые поражают роскошью и красотой

5 самых больших легковых автомобилей в мире, которые поражают роскошью и красотой Даже среди легковушек существуют гиганты, которые достойны вашего внимания Самым большим автомобилем в мире, который занесен в Книгу рекордов Гиннесса, является белорусский самосвал БелАЗ-75710. Его высота равняется 8,26 метрам, длина 20 метрам, а масса достигает 390 тонн. В него можно пог …

Наука и Технологии 19:10, Февраль 19, 2024 | hi-news.ru
5 книг о больших и дружных семьях, после которых становится тепло на душе

5 книг о больших и дружных семьях, после которых становится тепло на душе "Маленькие женщины", Луиза Мэй ОлкоттЖизнеутверждающий и в то же время очень правдивый роман американской писательницы-феминистки Луизы Мэй Олкотт — классика, которая не надоедает никогда. Это отчасти воспоминания автора, у которой тоже было три сестры, заботливая мама и отец, отправ …

Новости 23:20, Ноябрь 6, 2023 | dni.ru
Разрабатывается более быстрый и дешевый способ обучения больших языковых моделей

Разрабатывается более быстрый и дешевый способ обучения больших языковых моделей Команда из Стэнфорда разработала Sophia — новый способ оптимизации предварительной подготовки больших языковых моделей, который в два раза быстрее существующих подходов. ChatGPT и другие приложения, основанные на больших языковых моделях (LLM), получают широкое распространение и привлекают …

Интернет и Игры 08:50, Июль 28, 2023 | android-robot.com
Эффект музыки на здоровье и обучение: исследования и практическое применение

Эффект музыки на здоровье и обучение: исследования и практическое применение В последнее время все больше исследований показывают, что музыка может оказывать положительный эффект на здоровье и обучение. В данной статье будет рассмотрено, как музыка влияет на организм и ум, а также показано ее практическое применение в медицине и образовании. Здоровье Музыка оказыва …

Медицина 22:40, Май 4, 2023 | versiya.info
Инженеры и OpenAI рекомендуют способы оценки больших языковых моделей для приложений кибербезопасности

Инженеры и OpenAI рекомендуют способы оценки больших языковых моделей для приложений кибербезопасности Институт программной инженерии (SEI) Университета Карнеги-Меллон и OpenAI опубликовали официальный документ, в котором говорится, что большие языковые модели (LLM) могут быть полезными для специалистов по кибербезопасности, но их следует оценивать с использованием реальных и сложных сценар …

Интернет и Игры 12:40, Апрель 10, 2024 | android-robot.com
Бесплатное обучение от проекта Богатырянский источник, тренинги  Вадима Ефремова

Бесплатное обучение от проекта «Богатырянский источник», тренинги Вадима Ефремова Друзья, должна сообщить, что моя жизнь каким-то совершенно волшебным образом изменилась, когда я узнала про проект «Богатырянский источник». Я работаю в библиотеке, зарплата 12 тысяч рублей. Работой довольна, но деньги, сами понимаете, небольшие: приходится на всём экономить. Искать …

Аналитические Статьи 10:03, Июль 5, 2023 | super-interes.ru
Принцесса Испании Леонор отправилась на трёхлетнее обучение в военную академию

Принцесса Испании Леонор отправилась на трёхлетнее обучение в военную академию 17-летняя принцесса Астурийская Леонор прибыла на обучение в Генеральную академию Сарагосы, где на протяжении трёх лет будет проходить военную подготовку. Король Фелипе VI, королева Летиция и сестра Леонор инфанта София проводили наследницу престола в учебное заведение.Король Фелипе VI, пр …

Звёзды 18:10, Август 21, 2023 | spletnik.ru
Я родом из больших гор, и у нас там только два гендера. Хабиб о разнице между россиянами и американцами, политической карьере и семье

"Я родом из больших гор, и у нас там только два гендера". Хабиб о разнице между россиянами и американцами, политической карьере и семье Бывший чемпион UFC Хабиб Нурмагомедов, завершивший карьеру два года назад, дал интервью американскому блогеру, основателю YouTube-канала Valuetainment Патрику Бет-Дэвиду. 34-летний российский боец рассказал о своём отношении к политике, особенностях жизни в Америке и России, интеллектуальн …

Культура и Искусство 15:20, Август 23, 2023 | spletnik.ru
Как настройка P-ядер и E-ядер процессора позволяет увеличить время автономной работы ноутбука

Как настройка P-ядер и E-ядер процессора позволяет увеличить время автономной работы ноутбука? Вы наверняка знаете о том, что процессоры Intel Core 12-го и 13-го поколений используют гибридную архитектуру, в которой сочетаются ядра разного размера. Более крупные и мощные P-ядра предназначены для решения тяжелых и сложных задач, а меньшие E-ядра созданы для работы с легкими операциям …

Интернет и Игры 09:20, Май 28, 2023 | itndaily.ru
Обучение на протяжении всей жизни станет основой следующего поколения автономных устройств

Обучение на протяжении всей жизни станет основой следующего поколения автономных устройств Поищите в Интернете «обучение на протяжении всей жизни», и вы найдете подробный список приложений, которые научат вас шить, играть в шахматы или даже говорить на новом языке. Однако в развивающихся областях искусственного интеллекта (ИИ) и автономных устройств «обучение на протяжении всей …

Software 17:10, Февраль 5, 2024 | android-robot.com
Региональная команда Брянской области завершила обучение методам бережливого производства на базе Регионального центра компетенций в рамках националь

Региональная команда Брянской области завершила обучение методам бережливого производства на базе Регионального центра компетенций в рамках национального проекта «Производительность труда». На базе Регионального центра компетенций в сфере производительности труда Брянской области в рамках реализации нацпроекта «Производительность труда» АНО «Федеральный центр компетенций в сфере производительности труда» (ФЦК) организовано обучение региональной команды Брянской области метода …

Новости 21:00, Май 25, 2023 | bug32.ru
Региональная команда Брянской области завершила обучение методам бережливого производства на базе регионального центра компетенций в рамках националь

Региональная команда Брянской области завершила обучение методам бережливого производства на базе регионального центра компетенций в рамках национального проекта «производительность труда» На базе Регионального центра компетенций в сфере производительности труда Брянской области в рамках реализации нацпроекта «Производительность труда» АНО «Федеральный центр компетенций в сфере производительности труда» (ФЦК) организовано обучение региональной команды Брянской области метода …

Новости 07:40, Май 26, 2023 | desnyanskaya-pravda.ru