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PIL-Net: a physics-informed graph convolutional network for predicting atomic multipoles

delete2025-07-26
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OA
AI
C
Caitlin Whitter *
A
Alex Pothen
A
Aurora E. Clark
DOI:10.1039/D5DD00228Adelete
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摘要

摘要

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我们介绍PIL-Net;一种物理信息图卷积网络,能够快速且低误差地预测分子性质;仅使用每个分子原子和键的基本信息。PIL-Net模型结合了图神经网络的表达能力与领域知识,预先定义一组约束条件,迫使网络做出物理一致的预测;这导致模型收敛更快。我们将PIL-Net应用于预测原子多极矩的任务;它描述原子内的电荷分布。原子多极矩有多种应用,包括将其纳入分子动力学模拟的力场中。我们强调我们模型预测原子八极矩的能力;一种高阶原子多极矩性质;平均绝对误差仅为0.0013 eų;比文献报道的结果小一个数量级以上。此外,我们的框架可以在训练后以很小的额外成本近似分子多极矩。最后,我们详细阐述了如何使用我们的网络提高模型的可解释性、重建分子静电表面势以及预测领域外数据集。
Keyword:
PIL-Net
graph convolutional network
molecular properties
atomic multipoles
physics-informed modeling

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IF:
5.6
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981
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