一种基于随机森林算法的晶体结构演化系统技术方案

本发明专利技术属于晶体结构演化的技术领域，具体涉及一种基于随机森林算法的晶体结构演化系统，包括初始参数输入模块、初始结构生成模块、优化迭代模块、结果收集和分析排列模块和绘制图表模块；设置初始基态参数，在空间群范围内预生成初始结构并结合随机森林进行连续检测，通过设置初始化结构的参数标准来约束晶体结构目标范围，优化迭代模块对初始晶体结构进行能量优化，结果收集和分析排列模块进行焓值比较，显著改善了此前其它晶体演化过程的结果单一和计算效率低的问题，使用并行化方法大大增加了演化迭代的训练速度，提高了极端环境下对晶体演化后特殊性质参数的评估能力，对于不平衡的数据集合来说此系统可以平衡数据误差，有较高的准确率。较高的准确率。较高的准确率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于随机森林算法的晶体结构演化系统


[0001]本专利技术属于晶体结构演化的
，具体涉及一种基于随机森林算法的晶体结构演化系统。

技术介绍

[0002]在理论计算等学科研究(如计算物理学)中，认为只要给出物质元素组成和温度、压强等外部条件就可以产生众多此条件下的晶体结构。通常判断其是否能稳定存在的标准就是这类晶体在对应势能里有最低的焓值也就是判断热力学稳定与否。除了判断方式的复杂，原本由于晶体结构演化过程中输出候选结果数目非常庞大，晶体演化过程结果单一，计算量和计算速度也是一项很大的考验。直到近代计算机的出现和发展，计算物理学中晶体结构搜索这一分支才逐渐走进人们的视野。
[0003]根据此前相关晶体结构搜索的报道我们发现，使用晶体结构搜索来预测新材料，不仅仅能够促进实验数据的完善，还能模拟出极端环境下材料的物理化学相关性质并给实验上的最终合成提供理论帮助。在提高研究新型材料搜索效率的同时，晶体结构搜索大大节约了人力和物力资源。因此，对于现有的晶体结构演化过程中存在的晶体演化过程结果单一、计算量大和计算速度慢的问题亟待解决。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于随机森林算法的晶体结构演化系统，其特征在于，所述系统包括：初始参数输入模块、初始结构生成模块、优化迭代模块、结果收集和分析排列模块和绘制图表模块；初始参数输入模块：将参数输入初始参数输入模块，利用输入的参数约束目标晶体结构的演化范围和基态标准，初始参数输入模块输出包含参数的文件；所述参数包括元素类型、元素比例、晶体结构所在压强环境、迭代步数、迭代步长、焓值收敛；初始结构生成模块：获取输出的包含参数的文件，根据元素类型和元素比例预生成初始结构；结合随机森林算法的回归任务对预生成初始结构进行连续检测，并输出正确对称性的初始晶体结构；优化迭代模块：获取输出的包含参数的文件和初始结构生成模块输出的初始晶体结构，基于晶体结构所在压强环境进行结构优化，通过随机森林算法不断迭代优化后的结构，并输出最后的优化结构；结果收集和分析排列模块：获取输出的包含参数的文件和优化迭代模块输出的最后优化结构，基于元素类型和元素比例得到焓值最小的结构，并对焓值最小的结构进行迭代，直到达到设定的迭代步数、迭代步长和焓值收敛，得到焓值最小的稳定结构；绘制图表模块：获取输出的包含参数的文件和结果收集和分析排列模块输出的焓值最小的稳定结构，绘制凸包图。2.根据权利要求1所述的基于随机森林算法的晶体结构演化系统，其特征在于，所述迭代步数为20，一元二元化合物适用，每增加一种元素迭代步数增加10；所述迭代步长最小为10；所述焓值收敛最小为5。3.根据权利要求1所述的基于随机森林算法的晶体结构演化系统，其特征在于，初始结构生成模块获取输出的包含参数的文件中的元素类型和元素比例两个参数，使用PyXtal软件得到预生成的初始结构；检测Wyckoff位置的原子之间的位置关系，使用随机森林算法的回归任务结合元素类型和元素比例对预生成的初始结构进行连续检测，确保获得正确对称性的初始晶体结构，输出正确对称性的初始晶体结构。4.根据权利要求1所述的基于随机森林算法的晶体结构演化系统，其特征在于，初始结构生成模块具体完成：(1)获取输出的包含参数的文件中的元素类型和元素比例两个参数；(2)检查两个参数与空间群的兼容性；(3)根据两个参数生成与空间群一致的随机晶格，其中核心构建块是Wyckoff位置，空间群范围为No.2
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No.230；(4)Wyckoff位置的插入，得到空的晶体；(5)检...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏衍，李斌，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：