Neural-network Density Functional Theory Based on Variational Energy Minimization

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作者
Yang Li,Zechen Tang,Zezhou Chen,Minghui Sun,Boheng Zhao,He Li,Honggeng Tao,Zilong Yuan,Wenhui Duan,Yong Xu
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:133 (7) 被引量:6
标识
DOI:10.1103/physrevlett.133.076401
摘要

Deep-learning density functional theory (DFT) shows great promise to significantly accelerate material discovery and potentially revolutionize materials research. However, current research in this field primarily relies on data-driven supervised learning, making the developments of neural networks and DFT isolated from each other. In this work, we present a theoretical framework of neural-network DFT, which unifies the optimization of neural networks with the variational computation of DFT, enabling physics-informed unsupervised learning. Moreover, we develop a differential DFT code incorporated with deep-learning DFT Hamiltonian, and introduce algorithms of automatic differentiation and backpropagation into DFT, demonstrating the capability of neural-network DFT. The physics-informed neural-network architecture not only surpasses conventional approaches in accuracy and efficiency, but also offers a new paradigm for developing deep-learning DFT methods.
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