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Machine learning molecular dynamics simulations of liquid methanol
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作者 Jie Qian Junfan Xia Bin Jiang 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期12-21,I0009,I0010,共12页
As the simplest hydrogen-bonded alcohol,liquid methanol has attracted intensive experimental and theoretical interest.However,theoretical investigations on this system have primarily relied on empirical intermolecular... As the simplest hydrogen-bonded alcohol,liquid methanol has attracted intensive experimental and theoretical interest.However,theoretical investigations on this system have primarily relied on empirical intermolecular force fields or ab initio molecular dynamics with semilocal density functionals.Inspired by recent studies on bulk water using increasingly accurate machine learning force fields,we report a new machine learning force field for liquid methanol with a hybrid functional revPBE0 plus dispersion correction.Molecular dynamics simulations on this machine learning force field are orders of magnitude faster than ab initio molecular dynamics simulations,yielding the radial distribution functions,selfdiffusion coefficients,and hydrogen bond network properties with very small statistical errors.The resulting structural and dynamical properties are compared well with the experimental data,demonstrating the superior accuracy of this machine learning force field.This work represents a successful step toward a first-principles description of this benchmark system and showcases the general applicability of the machine learning force field in studying liquid systems. 展开更多
关键词 liquid methanol molecular dynamics machine learning hydrogen bond force field
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含硫天然气中单质硫溶解度的实验和理论研究进展 被引量:1
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作者 杨明理 万莹 +4 位作者 霍翔宇 魏媛 王艺潼 李农 岳双丽 《天然气工业》 北大核心 2025年第2期146-158,共13页
硫沉积是高含硫天然气开发过程中面临的技术难题之一。溶解度变化是硫沉积发生的根本原因,研究高含硫气藏中单质硫的溶解度变化规律是认识和解决硫沉积问题的基础。为此,从实验测量、(半)经验模型与热力学模型、机器学习、分子模拟等角... 硫沉积是高含硫天然气开发过程中面临的技术难题之一。溶解度变化是硫沉积发生的根本原因,研究高含硫气藏中单质硫的溶解度变化规律是认识和解决硫沉积问题的基础。为此,从实验测量、(半)经验模型与热力学模型、机器学习、分子模拟等角度分析了各方法的适用性和局限性,总结了天然气组分中单质硫溶解度研究领域的新进展。研究结果表明:①单质硫溶解度实验已开展多年,积累了不同天然气成分、温度和压力下的部分数据,但数据来源多样,实验条件差异较大,且数据量较少,不能满足精准预测需求;②(半)经验模型和热力学模型获得较多应用,但需根据实测数据调整参数,缺乏普适性;③机器学习方法在单质硫溶解度预测中具有较大潜力,但依赖数据质量和数量,缺乏可解释性,且泛化能力有限;④分子模拟可避免极端实验条件并可揭示单质硫溶解度的微观机制,但受限于计算资源、力场适用性和模拟时间尺度,未来需开发更精确的模型和力场,以提高其可信度和适用性。结论认为,单质硫在天然气中的溶解机制和溶解度演化规律仍然存在一些认识模糊区域,需要从理论、实验、模型、数据等多维度进一步认识硫沉积规律,包括:①针对天然气成分、温度、压力等变量空间,开展更多的实验测量和计算模拟研究,获得丰富的数据样本;②建立近真实环境的计算模型和实验装置,研究非平衡状态环境快速变化条件下的溶解度变化规律;③利用人工智能如大语言模型等方法分析单质硫溶解和析出过程中各物质的物理和化学变化数据,在复杂的变量空间认识硫溶解度的变化规律和控制因素,为控制硫沉积找到新途径。 展开更多
关键词 高含硫气藏 硫沉积 溶解度 单质硫 硫化氢 状态方程 机器学习 分子模拟
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结合机器学习和强化学习的润滑油分子集生成方法 被引量:1
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作者 周康 魏朝良 +4 位作者 汤仲平 王栋 车昕昊 王建新 张磊 《石油学报(石油加工)》 北大核心 2025年第3期804-816,共13页
基于从分子层面更理性化指导润滑油品改性实验、构建充分详实的基础油分子结构和物性数据库的目的,采用了一种结合机器学习和强化学习的润滑油矿物型基础油分子集生成方法,按个性化地生成满足目标结构或性质要求的理想分子集。通过利用... 基于从分子层面更理性化指导润滑油品改性实验、构建充分详实的基础油分子结构和物性数据库的目的,采用了一种结合机器学习和强化学习的润滑油矿物型基础油分子集生成方法,按个性化地生成满足目标结构或性质要求的理想分子集。通过利用随机森林模型快速预测分子物性和神经网络模型智能探索分子化学空间的双重优势,该方法能够在数小时内生成数千个满足设计要求的基础油分子,并且可同时考虑熔点、沸点、油品黏度、分子结构等多方面的设计需求,针对油品数据库构建时探究理想分子组成和辅助油品分子表征2种应用场景,分别通过以探究理想分子组成为目的的基础油分子生成和以辅助油品分子表征为目的的基础油分子生成2个案例来说明提出的技术路线的可行性和有效性。 展开更多
关键词 润滑油 基础油 分子数据库 机器学习 强化学习 随机森林
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机器学习探究电子气体在沸石分子筛上的吸附 被引量:2
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作者 陈佳丽 赵国祥 +3 位作者 颜亚玉 夏万厅 李巧红 张健 《无机化学学报》 北大核心 2025年第1期155-164,共10页
使用机器学习进行高通量筛选是一种新的材料筛选方法,我们结合巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟和机器学习方法研究了沸石分子筛对气体的吸附。使用GCMC模拟方法,计算了12种电子气体在240种纯硅沸石分子筛上的绝对吸附量,并通过Zeo++程序分析... 使用机器学习进行高通量筛选是一种新的材料筛选方法,我们结合巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟和机器学习方法研究了沸石分子筛对气体的吸附。使用GCMC模拟方法,计算了12种电子气体在240种纯硅沸石分子筛上的绝对吸附量,并通过Zeo++程序分析了沸石分子筛的17种结构特征。在此基础上,建立了2种机器学习模型:多元线性回归模型和随机森林回归模型,旨在预测沸石分子筛对各类电子气体的吸附能力。同时,通过相关性分析和模型性能评估,揭示了不同结构特征对气体吸附容量的影响程度,并对模型的稳定性和预测精度进行了讨论。 展开更多
关键词 电子特种气体 沸石分子筛 机器学习 巨正则蒙特卡罗模拟
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橡塑复合材料力学和摩擦学及耐腐蚀性能的研究进展 被引量:1
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作者 陈之举 李云龙 +2 位作者 钱程 王世杰 聂瑞 《化工新型材料》 北大核心 2025年第3期72-77,共6页
橡塑复合材料因其良好的耐磨、耐高温和耐腐蚀性,被广泛应用于石油化工、航空和汽车等领域。因此综述了以橡胶和酚醛树脂为基体的橡塑复合材料。总结了对其增强改性的纳米材料和耐腐剂,例如石墨烯(GO)、碳纳米管(CNTs)和防老剂4010NA等... 橡塑复合材料因其良好的耐磨、耐高温和耐腐蚀性,被广泛应用于石油化工、航空和汽车等领域。因此综述了以橡胶和酚醛树脂为基体的橡塑复合材料。总结了对其增强改性的纳米材料和耐腐剂,例如石墨烯(GO)、碳纳米管(CNTs)和防老剂4010NA等。同时分析了橡塑复合材料的拉伸、压缩、耐磨特性和耐腐蚀等性能。明确了表面涂层法能有效延缓橡塑复合材料的腐蚀。最后归纳了橡塑复合材料宏观试验的研究方法。同时总结了分子动力学模拟和机器学习两种研究方法。发现两种研究方法均可模拟原子和分子的行为并快速准确地预测材料性能。 展开更多
关键词 橡塑复合材料 耐磨特性 耐腐蚀性能 分子动力学模拟 机器学习
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离子束抛光对单晶硅表面质量影响的分子动力学模拟研究
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作者 赵仕燕 郭海林 +6 位作者 黄思玲 张旭 夏超翔 王大森 聂凤明 裴宁 李晓静 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第6期113-121,共9页
离子束抛光作为一种超精密加工技术,被应用于材料表面抛光的精抛阶段,而其原子量级的去除效果使得它的加工过程与加工效果难以直接观察,因此为了能够从微观尺度研究离子束抛光的加工效果以及加工参数对材料表面粗糙度与表面损伤的影响,... 离子束抛光作为一种超精密加工技术,被应用于材料表面抛光的精抛阶段,而其原子量级的去除效果使得它的加工过程与加工效果难以直接观察,因此为了能够从微观尺度研究离子束抛光的加工效果以及加工参数对材料表面粗糙度与表面损伤的影响,提出使用分子动力学模拟的方法研究离子束抛光过程,通过对氩离子轰击单晶硅的仿真模拟,分析加工参数对单晶硅表面粗糙度与晶格损伤的影响规律,指导实际的加工工艺设计.研究发现,在不同加工角度下,离子剂量对于表面粗糙度的影响规律不同,低角度(0°~40°)低剂量以及高角度(>50°)高剂量的加工有助于达到较低的表面粗糙度;随着加工角度的增加,离子束对晶体表面造成的损伤逐渐减少,当加工角度大于40°时能够大幅度减少晶格损伤.模拟结果显示在实际的离子束抛光过程中,为了得到高质量的表面,应该采取高角度高剂量的加工方式以达到既降低材料表面粗糙度又减小对材料表面晶格产生损伤的目的. 展开更多
关键词 离子束抛光 表面质量 分子动力学 单晶硅 加工角度
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太行鸡与坝上长尾鸡品种区分的分子标记筛选与鉴定
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作者 付伟 张冉 +5 位作者 丁虹 臧素敏 李祥龙 褚素乔 刘华格 周荣艳 《畜牧兽医学报》 北大核心 2025年第8期3761-3772,共12页
旨在通过筛选和挖掘太行鸡与坝上长尾鸡的特征SNPs分子标记,实现利用少量SNPs区分两个品种的目标。本研究通过61只太行鸡和56只坝上长尾鸡品种的全基因组重测序数据,采用连锁不平衡和群体分化指数分析筛选重要的SNPs;采用6种机器学习分... 旨在通过筛选和挖掘太行鸡与坝上长尾鸡的特征SNPs分子标记,实现利用少量SNPs区分两个品种的目标。本研究通过61只太行鸡和56只坝上长尾鸡品种的全基因组重测序数据,采用连锁不平衡和群体分化指数分析筛选重要的SNPs;采用6种机器学习分类模型对个体类别进行预测并评估模型性能;利用随机森林模型评估SNPs重要性,根据准确率、召回率和AUC值筛选出最少数量的SNPs;最后通过主成分分析、系统进化树和基因组关系矩阵验证其区分效果。结果,筛选出28个SNPs标记能够有效区分太行鸡和坝上长尾鸡,这些SNPs位点主要分布于基因间区或内含子区,显著富集在免疫、组蛋白乙酰化、代谢等相关的GO生物学过程以及碱基切除修复的KEGG信号通路,并发现免疫(BCL 11B、AvBD13、KAT 7)、脂质代谢(URI1、RREB1、ZBTB 20)和适应性(ZNF 536)相关基因。利用群体遗传学和机器学习方法筛选出能够区分太行鸡和坝上长尾鸡品种的分子标记组合,为地方品种“分子身份证”的构建以及种质资源的保护和鉴定工作提供重要参考。 展开更多
关键词 太行鸡 坝上长尾鸡 分子标记 机器学习
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机器学习原子间势分子动力学模拟在电化学储能材料研究中的应用进展
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作者 林奕希 蒋雨桥 +6 位作者 冯相民 要腾宇 夏颖慧 刘振辉 郑明波 申来法 许真铭 《中国材料进展》 北大核心 2025年第4期330-348,共19页
电化学储能材料研究领域对分子模拟有着切实的需求,而经典分子动力学和从头算分子动力学模拟因无法兼顾精度和效率的问题限制了分子模拟的广泛应用。近年来,基于机器学习方法构建原子间势模型得到了快速的发展,机器学习原子间势分子动... 电化学储能材料研究领域对分子模拟有着切实的需求,而经典分子动力学和从头算分子动力学模拟因无法兼顾精度和效率的问题限制了分子模拟的广泛应用。近年来,基于机器学习方法构建原子间势模型得到了快速的发展,机器学习原子间势分子动力学模拟可以兼顾经典分子动力学模拟的计算效率和从头算分子动力学模拟的准确性。为了更好地呈现机器学习原子间势分子动力学模拟技术在电化学储能材料研究领域的应用进展和前景,重点介绍了其在固体电解质、电解液、电极/电解质(液)界面等研究领域的应用,并总结了材料领域机器学习原子间势及其分子动力学模拟所存在的挑战和机遇。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 第一性原理计算 机器学习 分子力场 电化学储能材料
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基于机器学习与分子动力学模拟发现CDK2抑制剂
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作者 谭英佳 陈亮 +2 位作者 刘聿琳 那日松 赵熹 《高等学校化学学报》 北大核心 2025年第3期121-131,共11页
通过机器学习和分子动力学模拟方法发现了细胞周期蛋白依赖性激酶2(CDK2)潜在的抑制剂.首先,利用现有的大型活性数据库和机器学习算法,建立了针对CDK2抑制剂的分类模型.采用圆形指纹(ECFP6)的极端梯度提升树模型(XGBoost)筛选Enamine数... 通过机器学习和分子动力学模拟方法发现了细胞周期蛋白依赖性激酶2(CDK2)潜在的抑制剂.首先,利用现有的大型活性数据库和机器学习算法,建立了针对CDK2抑制剂的分类模型.采用圆形指纹(ECFP6)的极端梯度提升树模型(XGBoost)筛选Enamine数据库,并选出了1152个新型化合物.通过分子对接和打分函数对这些潜在化合物在CDK2中的亲和力进行了排序,并采用指纹聚类的方法将化合物分为4类.分别从4类中选择1种对接评分较高的化合物,然后对4种化合物进行了类药性分析和分子动力学模拟.类药性分析结果表明,筛选出的4种潜在的CDK2抑制剂(Z1766368563, Z363564868, Z1891240670和Z2701273053)具有良好的成药性,并在分子动力学模拟结果中具有较高的结合自由能.这4种化合物可作为CDK2的先导化合物进行后续的改造和优化. 展开更多
关键词 CDK2抑制剂 机器学习 分子动力学 结合自由能
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深度学习结合分子模拟高效筛选宏基因组数据中的抗菌肽
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作者 田源 韩爱萍 徐春明 《食品科学技术学报》 北大核心 2025年第4期138-149,共12页
抗菌肽是一种可以通过与细菌细胞膜或细胞内生物分子相互作用,破坏细菌生理过程,最终导致细菌死亡,发挥抗菌功能的多肽。通过构建全新的深度学习模型,从土壤宏基因组数据中筛选抗菌肽,并使用分子对接和分子动力学模拟等技术对筛选出的... 抗菌肽是一种可以通过与细菌细胞膜或细胞内生物分子相互作用,破坏细菌生理过程,最终导致细菌死亡,发挥抗菌功能的多肽。通过构建全新的深度学习模型,从土壤宏基因组数据中筛选抗菌肽,并使用分子对接和分子动力学模拟等技术对筛选出的肽进行验证。模型的精准度为98.7%、准确率为96.5%、召回率为91.9%、F1-score为95.2%、特异性为99.2%,该模型展现了出色的筛选性能和强大的泛化能力,同时在效率、可解释性和实际应用价值方面也体现出了显著的优势。经过训练后,模型成功地识别出了若干极具抗菌潜力的短肽,并选择了部分样本进一步研究。结果表明,筛选出的短肽Gly-Thr-Ala-Trp-Arg-Trp-His-Tyr-Arg-Ala-Arg-Ser能有效地附着在细菌的转录调节因子MrkH蛋白上,对肺炎克雷伯氏菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌产生抑制作用。研究旨在结合深度学习与分子模拟技术等,为开发食品行业新型抗菌剂的开发和应用提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 深度学习 分子对接 分子动力学模拟 抗菌肽 抗菌活性验证
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机器学习在分子束外延生长的应用进展
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作者 杨再洪 周灿 +3 位作者 范柳燕 张燕辉 陈泽中 陈平平 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第6期924-934,共11页
最近几年,人工智能在材料领域得到广泛应用,机器学习在分子束外延(MBE)技术中的应用引人关注。基于原位反射高能电子衍射(RHEED)及相关物性的智能识别和反馈的MBE技术,能够显著提升生长材料的质量和生长效率,有望实现薄膜的MBE智能外延... 最近几年,人工智能在材料领域得到广泛应用,机器学习在分子束外延(MBE)技术中的应用引人关注。基于原位反射高能电子衍射(RHEED)及相关物性的智能识别和反馈的MBE技术,能够显著提升生长材料的质量和生长效率,有望实现薄膜的MBE智能外延。本综述聚焦机器学习MBE中的应用研究,首先介绍了MBE中常用的机器学习算法模型,阐述了机器学习在优化MBE生长条件中的应用,着重总结了不同材料体系(半导体薄膜和量子结构材料、氧化物材料和二维材料等)基于RHEED图像机器学习的研究进展,并就存在的问题和未来的发展策略进行了总结展望。 展开更多
关键词 分子束外延 机器学习 反射高能电子衍射 Ⅲ-Ⅴ族半导体材料 人工智能
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计算毒理学工具解码纳米毒性评估和毒性机理
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作者 黄杨 吴雨宣 +3 位作者 伍天翔 王天勤 李雪花 张洪武 《环境化学》 北大核心 2025年第3期764-776,共13页
“十四五”时期对“重视新污染物治理”提出了新的要求.工程纳米材料等新污染物的毒性筛查对于保护环境和人类健康至关重要.由于动物实验方法面临周期长、成本高、效率低下、伦理问题等局限性,传统毒理学实验的进行速度远远落后于新纳... “十四五”时期对“重视新污染物治理”提出了新的要求.工程纳米材料等新污染物的毒性筛查对于保护环境和人类健康至关重要.由于动物实验方法面临周期长、成本高、效率低下、伦理问题等局限性,传统毒理学实验的进行速度远远落后于新纳米材料的出现速度.为了高通量、低成本地评估纳米材料潜在的健康风险,发展动物实验的替代方法十分必要.计算毒理学工具作为最有望替代动物实验的智能策略之一,仍处于积极发展和应用的早期阶段.本文使用VOSviewer软件对近十年来代表性的纳米计算毒理学研究进行了分析,综述了用于筛查和评估纳米材料毒性、解释其毒性机理的各种计算毒理学工具,包括机器学习模型和分子模拟等.本文讨论的终点包括纳米材料与各类生物界面的作用、肺毒性、肾毒性、生殖发育毒性和神经毒性等,并总结了影响各类毒性的关键参数,提出了该领域发展中存在的问题与展望,有望为纳米材料的计算毒理学研究和应用提供参考. 展开更多
关键词 新污染物 计算毒理学 纳米材料 机器学习 分子模拟.
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机器学习辅助高通量筛选金属有机骨架用于富碳天然气中分离CO_(2)
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作者 周印洁 吉思蓓 +2 位作者 何松阳 吉旭 贺革 《化工学报》 北大核心 2025年第3期1093-1101,共9页
在碳达峰和碳中和目标的推动下,开发绿色化学技术,如利用海上风电电解水生产的绿色氢气和从富碳天然气中分离出来的CO_(2)合成绿甲醇具有重要的社会经济意义。但如何高效分离海洋富碳天然气中的二氧化碳成为其中的关键技术难点,常规的... 在碳达峰和碳中和目标的推动下,开发绿色化学技术,如利用海上风电电解水生产的绿色氢气和从富碳天然气中分离出来的CO_(2)合成绿甲醇具有重要的社会经济意义。但如何高效分离海洋富碳天然气中的二氧化碳成为其中的关键技术难点,常规的高通量筛选方法用于金属有机骨架(MOFs)分离实际天然气组分CO_(2)面临着模型复杂性高、求解时间长的问题。提出了一种机器学习辅助的高通量筛选策略,其在训练集和测试集上的R^(2)值分别超过了0.98和0.92,可用于快速从富碳天然气六元混合物(N_(2)、CO_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(3)H_(8)、H_(2)S)中分离出CO_(2)。 展开更多
关键词 金属有机骨架 高通量筛选 CO_(2)分离 机器学习 分子模拟 富碳天然气
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基于分子指纹与量子化学描述符预测聚酰亚胺玻璃化转变温度的机器学习模型
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作者 詹森华 石彤非 《高等学校化学学报》 北大核心 2025年第4期114-122,共9页
基于聚酰亚胺重复单元获得了分子访问系统(MACCS)指纹图谱和9种量子化学密度泛函理论(DFT)描述符,构建了MACCS,DFT和两者集成的3类预测模型.通过比较分析随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)、极致梯度提升(XGB)和梯度提升回归(GBR)等4种... 基于聚酰亚胺重复单元获得了分子访问系统(MACCS)指纹图谱和9种量子化学密度泛函理论(DFT)描述符,构建了MACCS,DFT和两者集成的3类预测模型.通过比较分析随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)、极致梯度提升(XGB)和梯度提升回归(GBR)等4种机器学习算法共12个机器学习模型来预测聚酰亚胺的玻璃化转变温度,并提取关键特征信息.结果表明,最优的玻璃化转变温度预测模型是XGB集成模型,其训练集和测试集的决定系数(R2)分别为0.956和0.811,测试集的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别为25.41和20.20.此外,集成MACCS指纹和DFT的模型均比单一模型的效果好.建立的集成模型框架可为聚酰亚胺材料及聚合物材料结构的设计提供参考. 展开更多
关键词 机器学习 量子化学 分子指纹 聚酰亚胺
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基于机器学习的沥青电子结构计算及微观结构表征
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作者 王仰辉 丁勇杰 +3 位作者 奚源 王娇娇 梅子俊 张华 《化学工程》 北大核心 2025年第5期6-10,共5页
沥青电子结构研究是沥青微观结构及沥青分子间相互作用本质解析的基础。为研究沥青电子结构与微观结构的关联,基于DFT(密度泛函理论)对沥青电子结构进行分析,并提取沥青的电子结构特征信息,同时研究沥青分子的微观结构组成参数。结合BP... 沥青电子结构研究是沥青微观结构及沥青分子间相互作用本质解析的基础。为研究沥青电子结构与微观结构的关联,基于DFT(密度泛函理论)对沥青电子结构进行分析,并提取沥青的电子结构特征信息,同时研究沥青分子的微观结构组成参数。结合BP神经网络与灰色关联法,对沥青微观结构与沥青电子结构间关联进行分析和预测,通过预测分子内电子的分布来表征分子结构的特性。研究得出:沥青微观结构组成参数与分子表面静电势参数具有良好的相关性,分子表面静电势可作为沥青电子结构表征指标。 展开更多
关键词 道路工程 沥青微观结构 分子模拟 机器学习 电子结构
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机器学习辅助MOFs高通量计算筛选及气体分离研究进展
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作者 胡嘉朗 姜明源 +3 位作者 金律铭 张永刚 胡鹏 纪红兵 《化工学报》 北大核心 2025年第5期1973-1996,共24页
金属有机框架(metal organic frameworks,MOFs)材料,以其高比表面积、大孔体积以及结构可调等特性,在气体储存、吸附分离以及催化等诸多领域引起了广泛关注。近年来MOFs的数量呈现爆发式增长态势,这使得针对特定应用场景探寻合适的MOFs... 金属有机框架(metal organic frameworks,MOFs)材料,以其高比表面积、大孔体积以及结构可调等特性,在气体储存、吸附分离以及催化等诸多领域引起了广泛关注。近年来MOFs的数量呈现爆发式增长态势,这使得针对特定应用场景探寻合适的MOFs成为一项极具挑战性的任务。在此情形下,高通量计算筛选(highthroughput computational screening,HTCS)成为从海量材料中筛选出高性能目标MOFs最为有效的研究方法。HTCS会产生大量多维的数据,而这些数据可进一步用于机器学习(machine learning,ML)训练。最近,将ML应用到MOFs的HTCS中成为新的热点,它不仅可以揭示材料潜在的结构-性能关系,还可以洞悉它们在不同应用中的性能变化,尤其是在气体储存和分离方面。本综述着重介绍了ML辅助HTCS在MOFs气体分离领域的最新技术进展,系统分析了在探寻高性能MOFs时ML与HTCS相互协同以提升筛选效率的内在机制,深入探讨了在这一新领域中呈现出的机遇和挑战。 展开更多
关键词 金属有机框架 高通量计算筛选 分子模拟 机器学习 吸附分离
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耦合机器学习与高通量计算研究疏水MOFs在CO_(2)/C_(2)H_(2)膜分离中的构效关系
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作者 韩荣美 韩琪 +2 位作者 张政清 孙玉绣 乔志华 《膜科学与技术》 北大核心 2025年第3期136-144,共9页
二氧化碳/乙炔(CO_(2)/C_(2)H_(2))分离在工业过程中的重要性推动了高效膜材料的开发,但膜材料在潮湿环境下的分离性能不稳定,因此开发能够在潮湿条件下保持优异性能的分离膜成为关键。本研究首先以ZIF-8的亨利系数为标准,建立了疏水性... 二氧化碳/乙炔(CO_(2)/C_(2)H_(2))分离在工业过程中的重要性推动了高效膜材料的开发,但膜材料在潮湿环境下的分离性能不稳定,因此开发能够在潮湿条件下保持优异性能的分离膜成为关键。本研究首先以ZIF-8的亨利系数为标准,建立了疏水性MOF数据库。通过巨正则蒙特卡罗(grand canonical Monte Carlo, GCMC)模拟和分子动力学(MD)模拟分别计算了用于CO_(2)/C_(2)H_(2)分离的MOF的热力学性质和扩散性质,筛选出Top 20个高性能疏水MOF膜。随后,基于MOFs的特征描述符和模拟结果,训练和测试了5种不同的机器学习(ML)模型,并采用最优的ML模型揭示了影响CO_(2)/C_(2)H_(2)分离性能的关键因素。最后,通过建立构效关系分析,确定了CO_(2)/C_(2)H_(2)分离的最佳MOF结构参数范围,为MOF膜材料的开发与优化提供了理论依据。 展开更多
关键词 金属-有机骨架 分子模拟 机器学习 CO_(2)/C_(2)H_(2)分离
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基于嗅觉受体激活关系模拟的气味感知预测 被引量:1
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作者 左敏 胡静珺 +3 位作者 颜文婧 王瑞东 张青川 范大维 《中山大学学报(自然科学版)(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期86-95,共10页
气味分子与嗅觉受体相互作用是引起气味感知的重要环节,对于揭示气味感知机制具有重要意义。然而,获得气味分子与人类嗅觉受体激活关系的实验性结果耗时耗力,且目前可用的激活关系数据数量不足以支持智能气味感知研究。因此,本研究构建... 气味分子与嗅觉受体相互作用是引起气味感知的重要环节,对于揭示气味感知机制具有重要意义。然而,获得气味分子与人类嗅觉受体激活关系的实验性结果耗时耗力,且目前可用的激活关系数据数量不足以支持智能气味感知研究。因此,本研究构建了嗅觉受体蛋白质关系网络,并提取特征来训练气味分子-嗅觉受体激活关系预测模型。在气味感知预测中综合考虑气味分子特征和嗅觉受体蛋白激活模拟关系,实现了对人类气味感知的高精度回归预测。实验结果表明,融合气味分子-嗅觉受体激活关系的人类气味感知预测相关度指标为0.94,明显优于现有的气味感知预测模型。此外,研究还在预测基础上总结了气味分子-嗅觉受体激活-气味感知模式。本研究为气味感知预测引入了可观测的嗅觉受体激活机制特征,为深入探索和理解气味感知机制提供了新思路。 展开更多
关键词 分子特征提取 蛋白质特征提取 嗅觉受体激活预测 气味感知预测 图卷积 机器学习
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机器学习势及其在分子模拟中的应用综述 被引量:3
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作者 刘东飞 张帆 +1 位作者 刘铮 卢滇楠 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1241-1255,共15页
分子动力学模拟已经成为化工过程和技术研发的重要工具,但经典分子动力学模拟的精度不足和从头计算分子动力学模拟的高昂计算成本,制约了分子模拟技术的广泛应用。机器学习技术的出现和发展使得基于机器学习势的分子模拟快速发展起来,... 分子动力学模拟已经成为化工过程和技术研发的重要工具,但经典分子动力学模拟的精度不足和从头计算分子动力学模拟的高昂计算成本,制约了分子模拟技术的广泛应用。机器学习技术的出现和发展使得基于机器学习势的分子模拟快速发展起来,该方法兼具速度快与准确性高的优势,将极大地加速分子模拟技术在化工中的应用。首先回顾了机器学习势的发展历程,给出了构建机器学习势模型的原则,介绍了数据集构建、模型训练和模型迁移与应用等,分析了不同类型的机器学习势的特点和局限性,最后对机器学习势的应用前景进行了展望。 展开更多
关键词 机器学习势 分子模拟 计算化学 热力学
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人工智能辅助含能分子设计的应用与展望 被引量:5
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作者 刘锐 刘建 +3 位作者 唐岳川 张朝阳 黄静 黄鑫 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期408-421,共14页
含能分子研发面临多重挑战,传统“试错法”效率低下,计算机辅助分子设计的出现改变了研发模式。本综述回顾了含能分子设计的发展历程,介绍了计算机辅助含能分子设计的研究现状,并概述了人工智能技术(AI)在性质预测、分子生成、合成路线... 含能分子研发面临多重挑战,传统“试错法”效率低下,计算机辅助分子设计的出现改变了研发模式。本综述回顾了含能分子设计的发展历程,介绍了计算机辅助含能分子设计的研究现状,并概述了人工智能技术(AI)在性质预测、分子生成、合成路线和反应条件预测等多个设计环节的最新进展,讨论了当前含能分子设计模式与其他材料设计方法的差距,思考差距产生的原因,并对未来AI辅助含能分子设计的发展方向提出展望。研究发现,AI在含能分子性能预测和分子生成等方面已经有了应用,但在合成路径规划和反应条件优化等环节的应用仍有待进一步探索,应用前景巨大。通过数据增强、迁移学习或高通量计算有望能够解决含能分子数据薄弱的问题;加强AI辅助含能分子合成路线与反应条件探索有望贯通“设计→评估→制备→验证”全流程自动化分子设计模式。AI辅助含能分子设计为提升含能分子设计水平提供新的可能性,有助提升含能分子研发效率。 展开更多
关键词 含能分子 分子设计 人工智能 机器学习 定量构效关系
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