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分子动力学:经典力场 & 机器学习势

前言:概念

  • 反应力场:这是一个力场,具有明确的力场函数,具有几百个参数,体现为一个很小的文本文件,具有一定的可迁移性。
  • 机器学习势:机器学习势,作用相当于一个力场,但它不是一个力场,没有一个具体的函数,或者一个包含力场参数的很小的文件。机器学习势是大量的直接数据(几个G),因此机器学习势训练出来后,没有可迁移性,无法供其他软件识别。这种势是通过机器学习训练得到的,因此叫做机器学习势。
  • 训练机器学习势:是通过机器学习的工具,从DFT计算得到的数据、实验数据,训练出一个经验性的东西,这个东西叫做机器学习势。因此需要这个训练工具、使用机器学习势进行分子动力学模拟的工具、DFT计算工具。

一,模块介绍

1,该模块包含经典有机、生物体系力场、GFNFF力场、机器学习力场等:

  • GFNFF:适用于元素周期表前6周期所有元素的通用型力场,准确描述整个周期表中大分子的结构和动力学(但不描述化学反应),力场的速度、近乎量子力学的精度相结合gfnff.jpg
  • UFF
  • UFF4MOF:专门用于MOF材料的模拟
  • UFF4MOF-II:专门用于MOF材料的模拟
  • GAFF:有机
  • Amber95:有机
  • Tripos5.2:有机
  • 机器学习势:
    • AIMNET2:HBCNOFSiPSClAsSeBrI,支持离子体系(包含多个分子离子的整个体系中,不支持指定某个离子的电荷,仅支持指定整个体系的电荷),但是不支持周期边界条件,在SCM → Package中下载后可以使用。
    • ANI-1ccx:有机分子,只支持C、H、O、N,训练集为DLPNO-CCSD(T)/CBS
    • ANI-1x:有机分子,只支持C、H、O、N,训练集为ωB97-x/6-31G(d)
    • ANI-2x:有机分子,只支持C、H、O、N、F、S、Cl元素,训练集为ωB97-x/6-31G(d)
    • CHGNet:CHGNet详细介绍电池领域研究的用户,非常青睐这个势。根据材料项目轨迹数据集(Materials Project Trajectory Dataset,MPtrj))的能量、力、应力和磁矩进行了预训练,该数据集包含 10 多年对超过 150 万个无机结构的密度泛函理论计算。明确包含磁矩使 CHGNet 能够学习并准确表示电子的轨道占据,从而增强其描述原子和电子自由度的能力,适用于如下元素(如何调用?):c4512db4e62c48459b6e7f370450de2b.jpg
    • M3GNet-UP-2022:适用于绝大部分元素(详见下表),关于该力场的简介参考:M3GNet-UP-2022 简介,适用元素:
    • 用户自定义机器学习势(ParAMS训练力场只包括ReaxFF、Lennard-Jones、DFTB:GFN1-xTB,不含机器学习势)

2,功能:

  • 单点计算(能量、能量梯度)
  • 频率计算
  • 结构优化
  • 分子动力学

3,适用的体系:

  • 非周期性体系
  • 一维周期性体系
  • 二维周期性体系
  • 三维周期性体系

4,安装

二、教程

  • 基于机器学习势的分子动力学、蒙特卡洛:功能非常丰富,用法与ReaxFF几乎完全一致,参考ReaxFF教程即可:分子动力学:ReaxFF & 机器学习势ReaxFF的全部功能,机器学习势都支持,唯一区别仅仅是Main窗口设置的区别。另外eReaxFF教程显然不适用机器学习势,另外,外加静电场的情况对机器学习势有效性如何未测试过(可能有的势不支持),不过肯定不需要像ReaxFF那样外加弹性墙壁。

三、问题与答疑

  • 每种机器学习势由于训练模型不同,因此性质也差异很大,比如有的机器学习势不支持周期边界条件,有的不支持带电体系。不过通过AMS的图形窗口建模、参数设置时,软件会弹出相关提示,请仔细阅读。
adf/uff.txt · 最后更改: 2024/11/15 11:29 由 liu.jun

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