Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cond-mat > arXiv:2507.05480

帮助 | 高级搜索

凝聚态物理 > 材料科学

arXiv:2507.05480 (cond-mat)
[提交于 2025年7月7日 ]

标题: MBFormer:一种用于真实材料中多体相互作用的通用基于Transformer的学习范式

标题: MBFormer: A General Transformer-based Learning Paradigm for Many-body Interactions in Real Materials

Authors:Bowen Hou, Xian Xu, Jinyuan Wu, Diana Y. Qiu
摘要: 最近,机器学习(ML)的激进进展彻底改变了计算材料科学,实现了前所未有的快速材料发现和性质预测,但由于非局部和能量依赖相互作用的复杂性,量子多体问题——这是理解激发态性质(从输运到光学性质)的关键——仍然具有挑战性。 在此,我们提出了一种对称感知、无网格、基于变压器的模型MBFormer,该模型旨在直接从平均场输入中学习整个多体层次结构,利用注意力机制准确捕捉平均场状态之间的多体相关性。 作为原理证明,我们展示了MBFormer在基于GW加上Bethe Salpeter方程(GW-BSE)形式的预测能力,包括准粒子能量、激子能量、激子振子强度和激子波函数分布。 我们的模型在一个包含721种二维材料的数据集上进行训练,这些材料来自C2DB数据库,在不同材料的状态级准粒子和激子能量上的预测平均绝对误差(MAE)达到了0.1-0.2 eV的低水平,表现出最先进的性能。 此外,我们明确展示了注意力机制在捕捉多体相关性中的关键作用。 我们的框架提供了一个从基态到实际材料中一般多体预测的端到端平台,可以作为计算材料科学的基础模型。
摘要: Recently, radical progress in machine learning (ML) has revolutionized computational materials science, enabling unprecedentedly rapid materials discovery and property prediction, but the quantum many-body problem -- which is the key to understanding excited-state properties, ranging from transport to optics -- remains challenging due to the complexity of the nonlocal and energy-dependent interactions. Here, we propose a symmetry-aware, grid-free, transformer-based model, MBFormer, that is designed to learn the entire many-body hierarchy directly from mean-field inputs, exploiting the attention mechanism to accurately capture many-body correlations between mean-field states. As proof of principle, we demonstrate the capability of MBFormer in predicting results based on the GW plus Bethe Salpeter equation (GW-BSE) formalism, including quasiparticle energies, exciton energies, exciton oscillator strengths, and exciton wavefunction distribution. Our model is trained on a dataset of 721 two-dimensional materials from the C2DB database, achieving state-of-the-art performance with a low prediction mean absolute error (MAE) on the order of 0.1-0.2 eV for state-level quasiparticle and exciton energies across different materials. Moreover, we show explicitly that the attention mechanism plays a crucial role in capturing many-body correlations. Our framework provides an end-to-end platform from ground states to general many-body prediction in real materials, which could serve as a foundation model for computational materials science.
主题: 材料科学 (cond-mat.mtrl-sci) ; 计算物理 (physics.comp-ph)
引用方式: arXiv:2507.05480 [cond-mat.mtrl-sci]
  (或者 arXiv:2507.05480v1 [cond-mat.mtrl-sci] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.05480
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Bowen Hou [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2025 年 7 月 7 日 21:12:18 UTC (1,783 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
cond-mat.mtrl-sci
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cond-mat
physics
physics.comp-ph

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号