X2-GNN: A Physical Message Passing Neural Network with Natural Generalization Ability to Large and Complex Molecules

一般化 人工神经网络 计算机科学 自然(考古学) 人工智能 数学 生物 数学分析 古生物学
作者
Zhanfeng Wang,Wenhao Zhang,Minghong Jiang,Yi‐Cheng Chen,Zhenyu Zhu,Wenjie Yan,Jianming Wu,Xin Xu
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters [American Chemical Society]
卷期号:: 12501-12512
标识
DOI:10.1021/acs.jpclett.4c03214
摘要

Neural network models excel in molecular property predictions but often struggle with generalizing from smaller to larger molecules due to increased structural diversity and complex interactions. To address this, we introduce an E(3) invariant (and equivariant capable) message passing graph neural network (GNN), namely, X2-GNN, that integrates physical insights via atomic orbital overlap integrals and core Hamiltonians. These features provide essential information about bond strength, electron delocalization, and many-body interactions, enhanced by an attention mechanism for improved learning efficiency. Benchmarked against mainstream GNNs on diverse data sets, X2-GNN trained solely on the QM9 data set (up to nine heavy atoms) effectively generalizes to larger molecules with tens of heavy atoms, achieving credible per-atom error rates. It also excels in potential energy surface modeling and accurately predicts the bond dissociation energy within subseconds. These results highlight X2-GNN's scalability and broad applicability, emphasizing the importance of integrating data-driven approaches with basic knowledge from electronic structure theory.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
xinyihang发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
7秒前
Charlene发布了新的文献求助10
7秒前
Chris学长完成签到,获得积分10
9秒前
LIUJIE发布了新的文献求助10
9秒前
Dk应助neverever采纳,获得30
9秒前
隐形曼青应助Mercury采纳,获得10
10秒前
浮游应助77采纳,获得10
10秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
10秒前
GIINJIU应助1111采纳,获得10
10秒前
12秒前
kingwill应助有脾气的番茄采纳,获得20
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
若水三千发布了新的文献求助50
14秒前
Ava应助xianglinnnn采纳,获得30
14秒前
14秒前
小马甲应助ixxxy采纳,获得10
16秒前
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
18秒前
JavedAli发布了新的文献求助200
18秒前
可爱的函函应助玉洁采纳,获得10
19秒前
boboko发布了新的文献求助10
22秒前
GIINJIU应助啊哦采纳,获得10
22秒前
24秒前
量子星尘发布了新的文献求助20
25秒前
26秒前
期年之后关注了科研通微信公众号
26秒前
keyanbrant完成签到 ,获得积分10
28秒前
东方衫发布了新的文献求助10
28秒前
29秒前
高高菠萝完成签到 ,获得积分10
29秒前
哲哲完成签到,获得积分10
29秒前
liuyong完成签到,获得积分10
30秒前
31秒前
何永森发布了新的文献求助10
31秒前
32秒前
orixero应助BLAZe采纳,获得10
33秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Nuclear Fuel Behaviour under RIA Conditions 500
Sociologies et cosmopolitisme méthodologique 400
Why America Can't Retrench (And How it Might) 400
Another look at Archaeopteryx as the oldest bird 390
Optimization and Learning via Stochastic Gradient Search 300
Higher taxa of Basidiomycetes 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4677587
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4054932
关于积分的说明 12538661
捐赠科研通 3749065
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2070839
邀请新用户注册赠送积分活动 1099816
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 979403