Ab initio potentials for atomistic simulations via deep learning

Martire, Stefano (2025) Ab initio potentials for atomistic simulations via deep learning, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Data science and computation, 36 Ciclo. DOI 10.48676/unibo/amsdottorato/11895.
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Abstract

Computational chemists face a critical challenge in calculating molecular systems' potential energy at the quantum level. While density functional theory provides a solution, it demands substantial computational resources. To address this limitation, researchers have developed machine learning potentials that deliver near-quantum accuracy while requiring only molecular mechanics-level computational power. In this work of thesis we present OBIWAN, a novel feed-forward neural network with unique structural features that includes a new type of general-purpose neural network layer. A key advantage of OBIWAN is its efficient scaling when incorporating unseen atomic species. This design allows users to add new atom types without modifying the network's architecture. As a consequence, OBIWAN can build upon previous training when working with new datasets, leading to rapid convergence. This ability to avoid starting from scratch aligns also with sustainable computing practices by reducing overall computational requirements.

Abstract
Tipologia del documento
Tesi di dottorato
Autore
Martire, Stefano
Supervisore
Co-supervisore
Dottorato di ricerca
Ciclo
36
Coordinatore
Settore disciplinare
Settore concorsuale
Parole chiave
machine learning, computational chemistry, potential energy surfaces, neural network
DOI
10.48676/unibo/amsdottorato/11895
Data di discussione
26 Marzo 2025
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