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機器學(xué)習(xí)+DFT計算引領(lǐng)催化劑設(shè)計新趨勢

來源：本站時間：2020-07-16 13:52:25 瀏覽：3726次

對于傳統(tǒng)催化劑設(shè)計與開發(fā)，最開始大家都是用經(jīng)驗試錯法，或化學(xué)原理開發(fā)法，這些方法消耗了實驗科學(xué)家絕大多數(shù)時間。為了進(jìn)一步解釋催化機理，縮短開發(fā)周期，理論化學(xué)家們開發(fā)了第一性原理計算方法及相關(guān)計算程序并廣泛應(yīng)用于各種催化反應(yīng)研究體系中。

機器學(xué)習(xí)算法的逐漸成熟和計算資源的迅速發(fā)展，逐漸在頂刊中出現(xiàn)一些關(guān)于機器學(xué)習(xí)應(yīng)用在材料設(shè)計中的案例。Nature在5月13號刊登了一篇文章：Accelerated discovery of CO₂ electrocatalysts usingactive machine learning（DOI: 10.1038/s41586-020-2242-8），研究者通過機器學(xué)習(xí)和實驗方法結(jié)合開發(fā)了一種Cu-Al催化劑，可用于高活性和選擇性地將CO₂電還原為C₂H₄。結(jié)合離散傅里葉變換，火山關(guān)系圖和主動機器學(xué)習(xí)來優(yōu)化催化劑性能，對有前景的電催化劑進(jìn)行了高通量篩選和預(yù)測。

圖1 用計算方法篩選Cu和Cu基化合物

那么作為未來的趨勢，大數(shù)據(jù)驅(qū)動的機器學(xué)習(xí)+第一性原理計算高通量篩選催化劑的方法，是如何縮短實驗開發(fā)周期，甚至是計算模擬的計算周期呢？

想知道答案，歡迎在2020年7月19日14:00進(jìn)入微信小程序“科學(xué)10分鐘”觀看直播，B站(up主: 測試狗-科研服務(wù))同步播出。

本系列機器學(xué)習(xí)+DFT計算課程依舊由李昊博士給大家?guī)恚瑒χ窷ature。

主講人介紹：李昊，計算GO技術(shù)顧問，博士畢業(yè)于德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校，博士后工作于丹麥科技大學(xué)物理系。主要研究領(lǐng)域為能源/環(huán)境催化劑設(shè)計、量子力學(xué)計算方法開發(fā)、人工智能應(yīng)用。在J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., ACS Catal., ACS Nano, Adv. Funct. Mater., 等發(fā)表60余篇研究論文。至今總引用數(shù)大于1500（h指數(shù)為21）。擔(dān)任Elsevier雜志Nano Materials Science客座編輯、并同時擔(dān)任SCI雜志International Journal of Photoenergy和Materials的?？庉?。定期為Adv. Mater., Chem.Sci., Adv. Funct. Mater., ACS Catal., J. Mater. Chem. A,Chem. Common. 等知名雜志擔(dān)任審稿工作。2017-2019年均獲學(xué)科頂級審稿人（Publons評選）。被Chem. Common. 評為“2019年度十佳審稿人”。

課程內(nèi)容包括但不限于：

	課程安排	上課時間	課程內(nèi)容
7月19號	機器學(xué)習(xí)與計算入門	14:00-15:00 (限時免費)	如何通過機器學(xué)習(xí)加速第一性原理計算，從而促進(jìn)催化反應(yīng)研究
時間待定，敬請期待	催化機理	時間待定（價值999元催化機理課程，只需要499元即可統(tǒng)統(tǒng)帶走，轉(zhuǎn)發(fā)朋友圈+2人團(tuán)購價399元，轉(zhuǎn)發(fā)朋友圈+3人團(tuán)購價299元）	催化建模三大重要原理的詳細(xì)解析（Scaling relationship、Br?nsted–Evans–Polanyi relationship、Sabatier principle）
	催化機理		d帶中心理論的介紹（d-band center theory）
	火山圖活性模型的推導(dǎo)方法		氣相催化模型
			液相催化模型（含最近較熱門的復(fù)雜環(huán)境催化反應(yīng)推導(dǎo)）
			電催化模型（含Computational Hydrogen Electrode方法介紹）
	如何通過火山圖活性模型設(shè)計出高效的新型催化劑？		含最新推出的Tunability theory的研究和分析，以及最新的三大合金理論（ensemble，strain，ligand effects）的拆解分析
	如何準(zhǔn)確模擬、推導(dǎo)超大尺寸（大于3.9納米/原子數(shù)超過300）的催化體系？		含常見針對大尺寸建模誤區(qū)集錦
	機器學(xué)習(xí)原理概述		Behler-Parrinello 的atom-center network方法、TensorFlow、Keras、Pytorch等前沿機器學(xué)習(xí)后端的介紹
	如何利用機器學(xué)習(xí)擬合勢能面		軟件包的推廣，并且加速密度泛函理論計算；如何尋求局部/全局最優(yōu)解
	如何正確使用Cl-NEB過渡態(tài)搜索方法尋找正確的反應(yīng)過渡態(tài)？		含常見方法誤區(qū)、計算文獻(xiàn)中的過渡態(tài)計算常見錯誤集錦

往期課程回顧如下：

免費！電催化系列理論課程，肖建平研究員分享如何用理論計算合理設(shè)計催化劑
干貨直播！分子模擬能解決哪些問題，在自己的研究領(lǐng)域如何應(yīng)用？
審稿人視角｜催化計算這么玩才能發(fā)頂刊
點擊觀看以上課程回放(課程在“小程序--視聽學(xué)習(xí)”一欄下)

直播時間&地址：2020年7月19日14:00，進(jìn)入微信小程序（科學(xué)10分鐘）直播界面即可觀看，B站(up主: 測試狗-科研服務(wù))同步播出。

加入QQ群，參與機器學(xué)習(xí)答疑及討論。

那么很多人會問

如何觀看本系列的課程呢？

我是做理論計算的有必要學(xué)習(xí)本次課程嘛？

我是做實驗的可以來聽嘛？

第一個問題：

轉(zhuǎn)發(fā)該推文或者海報至朋友圈，即可獲得第一期課程永久免費觀看機會，同時后期價值999元催化機理課程，只需要499元即可統(tǒng)統(tǒng)帶走，轉(zhuǎn)發(fā)朋友圈+2人團(tuán)購價（399），轉(zhuǎn)發(fā)朋友圈+3人團(tuán)購價（299），同時會有長達(dá)一年的專屬答疑群，群里會有老師為您解答課程問題，課程優(yōu)惠，今日起至7月19日，僅限前100個名額，轉(zhuǎn)發(fā)后要盡快聯(lián)系工作人員微信登記報名信息：劉老師：17628010374，微同

在課程交流群中，我們將會給出計算入門教程一份，（里面包含DFT計算原理，常見計算軟件操作手冊等），還有可以獲得python教程一份（包含python手冊一份，機器學(xué)習(xí)入門經(jīng)典教程等）。

第二個問題：

理論計算的老師和同學(xué)們一定，一定，一定要來聽本系列課程，本系列課程是理論計算未來的發(fā)展趨勢，等回過神來再學(xué)，可能就只能發(fā)一下普通一區(qū)和二區(qū)了，那時候性價比就不那么高了。

第三個問題：

當(dāng)然可以看，本次的課程有入門階段，對于DFT計算和機器學(xué)習(xí)有系統(tǒng)介紹。

傳統(tǒng)革新，需要跳出固有思維尋找未來新的方向，何況這是一種知識習(xí)得，在短期內(nèi)不一定有學(xué)習(xí)收益，但在未來某一天的靈機一動，一個好的idea就有可能出現(xiàn)。

一次轉(zhuǎn)發(fā)，免費觀看本期回放，給自己一個迎頭趕上的機會呀。