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　　中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所和中科院山西煤炭化學(xué)研究所/中科合成油技術(shù)有限公司聯(lián)合團(tuán)隊(duì)發(fā)展了“辣搜”（LAsou）方法來(lái)高效預(yù)測(cè)化學(xué)無(wú)序材料的電子結(jié)構(gòu)。三種不同的、典型的有限尺寸體系測(cè)試表明【陰離子無(wú)序的BaSc(OxF1-x)3、陽(yáng)離子無(wú)序的Ca1-xMnxCO3和缺陷無(wú)序的ε-FeCx】，與傳統(tǒng)枚舉法相比，“辣搜”方法僅需要非常少的第一性原理計(jì)算就可以快速找到熱力學(xué)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。“辣搜”方法是一種簡(jiǎn)單而高效的方法，結(jié)合第一性原理計(jì)算和主動(dòng)學(xué)習(xí)算法來(lái)搜索化學(xué)無(wú)序材料的熱力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。“辣搜”方法在解決多體體系的“指數(shù)墻”（由于計(jì)算復(fù)雜度隨自由度指數(shù)上升而形成的壁壘）問(wèn)題方面顯示出巨大潛力。在“辣搜”方法中，機(jī)器學(xué)習(xí)勢(shì)可以通過(guò)大采樣空間的預(yù)測(cè)和篩選大大減少第一性原理的計(jì)算量，集成學(xué)習(xí)算法可以顯著提高能量和弛豫預(yù)測(cè)的穩(wěn)定性，主動(dòng)學(xué)習(xí)算法可以在線逐步提高機(jī)器學(xué)習(xí)勢(shì)的精度，從而不需要預(yù)先準(zhǔn)備大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。結(jié)合這些優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，基于主動(dòng)學(xué)習(xí)的“辣搜”方法將有助于更大、更復(fù)雜、準(zhǔn)無(wú)限尺寸系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，以及出現(xiàn)在納米顆粒、催化劑、固溶體、高熵合金和高熵氧化物等新材料中。

　　相關(guān)研究成果以Active learning to overcome exponential-wall problem for effective structure prediction of chemical-disordered materials為題發(fā)表于npj Computational Materials。

　　圖1 基于主動(dòng)學(xué)習(xí)的“辣搜”方法流程圖。概述了與第一性原理計(jì)算相結(jié)合的用于有限尺寸化學(xué)無(wú)序材料結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的方法。

　　圖2 枚舉法和“辣搜”法在BaSc(OxF1-x)3 (x=0.667)體系的表現(xiàn)。（a）2664個(gè)枚舉結(jié)構(gòu)和最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的總能量散點(diǎn)圖。（藍(lán)色圓圈代表每個(gè)結(jié)構(gòu)的能量，紅色虛線圓圈代表能量最低的結(jié)構(gòu)。）（b）“辣搜”方法搜索過(guò)程中總能量隨搜索代數(shù)的演化。（紅色三角形代表歷史上搜索過(guò)的最低能量結(jié)構(gòu)。）

　　圖3 枚舉法和“辣搜”法在Ca1-xMnxCO3 (x=0.25)體系的表現(xiàn)。（a）1033個(gè)枚舉結(jié)構(gòu)和最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的總能量散點(diǎn)圖。（b）“辣搜”方法搜索過(guò)程中總能量隨搜索代數(shù)的演化。

　　圖4 枚舉法和“辣搜”法在ε-FeCx (x=0.5)體系的表現(xiàn)。（a）10496個(gè)枚舉結(jié)構(gòu)和最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的總能量散點(diǎn)圖。（b）“辣搜”方法搜索過(guò)程中總能量隨搜索代數(shù)的演化。