[發(fā)明專利]用于分子動力學計算機模擬的圖形神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)力場計算算法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010411800.8
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111951899A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: C.W.帕克;J.馬洛阿;M.康布魯斯;G.薩姆索尼澤;S.金;K.加德爾拉布;B.科津斯基;N.克萊格
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G06N3/00;G06N3/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 畢錚;申屠偉進

1.一種用于使用圖形神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GNN）來模擬多元素系統(tǒng)內(nèi)的元素運動的計算方法，所述方法包括：

將多元素系統(tǒng)內(nèi)的元素的分子動力學快照轉(zhuǎn)換成由節(jié)點和邊組成的有向圖形，所述節(jié)點包括第一和第二節(jié)點，并且所述邊包括第一和第二邊；

初始嵌入所述節(jié)點和所述邊以獲得初始嵌入的節(jié)點和邊；

通過使用第一消息函數(shù)將第一消息從第一邊傳遞到第一節(jié)點并且使用第二消息函數(shù)將第二消息從第一節(jié)點傳遞到第一邊來更新初始嵌入的節(jié)點和邊，以獲得經(jīng)更新的嵌入的節(jié)點和邊；以及

基于經(jīng)更新的嵌入的邊和從第一節(jié)點指向第二節(jié)點或從第二節(jié)點指向第一節(jié)點的單位矢量，預(yù)測針對多元素系統(tǒng)內(nèi)的一個或多個元素的力矢量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算方法，其中，初始嵌入步驟包括：使用高斯濾波器來初始嵌入所述邊，以獲得初始嵌入的邊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算方法，其中，第一消息函數(shù)使用第一消息和初始嵌入的節(jié)點作為輸入，并且第二消息函數(shù)使用第二消息和初始嵌入的邊作為輸入。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算方法，其中，所述計算方法被集成到分子動力學（MD）軟件中。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算方法，其中，第一和第二節(jié)點表示第一和第二相鄰原子，并且第一和第二邊表示第一和第二相鄰原子之間的原子間影響。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的計算方法，其中，所述單位矢量是第一和第二相鄰原子之間的原子間影響的方向的表示。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的計算方法，其中，初始嵌入步驟包括：使用原子的元素的唯一表示來映射所述節(jié)點以獲得初始嵌入的節(jié)點。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的計算方法，其中，單個密集隱藏層被用于原子的元素的唯一表示。

9.一種用于使用圖形神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GNN）來模擬多元素系統(tǒng)內(nèi)的元素運動的計算方法，所述方法包括：

將多元素系統(tǒng)內(nèi)的元素的分子動力學快照轉(zhuǎn)換成由節(jié)點和邊組成的有向圖形，所述節(jié)點包括第一、第二和第三節(jié)點，并且所述邊包括第一、第二和第三邊；

初始嵌入所述節(jié)點和所述邊以獲得初始嵌入的節(jié)點和邊；

通過使用第一消息函數(shù)將第一消息從第一邊傳遞到第一節(jié)點并且使用第二消息函數(shù)將第二消息從第一節(jié)點傳遞到第一邊來更新初始嵌入的節(jié)點和邊，以獲得經(jīng)更新的嵌入的節(jié)點和邊，第二消息函數(shù)表示第一、第二和第三節(jié)點之間的相互作用；以及

基于經(jīng)更新的嵌入的邊，預(yù)測針對多元素系統(tǒng)內(nèi)的一個或多個元素的力矢量。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的計算方法，其中，初始嵌入步驟包括：使用高斯濾波器來初始嵌入所述邊，以獲得初始嵌入的邊。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的計算方法，其中，第一消息函數(shù)使用第一消息和初始嵌入的節(jié)點作為輸入，并且第二消息函數(shù)使用第二消息和初始嵌入的邊作為輸入。

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的計算方法，其中，所述計算方法被集成到分子動力學（MD）軟件中。

13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的計算方法，其中，第一和第二節(jié)點表示第一和第二相鄰原子，并且第一和第二邊表示第一和第二相鄰原子之間的原子間影響。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算方法，其中，初始嵌入步驟包括：使用原子的元素的唯一表示來映射所述節(jié)點以獲得初始嵌入的節(jié)點，并且單個密集隱藏層被用于所述原子的元素的唯一表示。