信息技术与化学
|
|
|
|
|
|
机器学习在计算化学教学中的创新应用*——钙钛矿材料高通量筛选研究 |
张照胜** |
河北大学化学与材料科学学院 化学国家级实验教学示范中心 河北保定 071002 |
|
Innovative Application of Machine Learning in Computational Chemistry Education: High-Throughput Screening Study on Perovskite Materials |
ZHANG Zhao-Sheng** |
College of Chemistry and Materials Science, National Experimental Teaching Demonstration Center of Chemistry, Hebei University, Baoding 071002, China |
|
摘要:本教学案例结合XGBoost和LightGBM两种先进的机器学习算法,探索其在钙钛矿材料热稳定性和带隙高通量筛选中的应用,旨在将计算化学与数据科学的交叉融合引入化学教学中。通过实际案例分析,不仅加深了学生对计算化学基础理论的理解,也提升了他们运用机器学习技术解决化学问题的能力,促进了跨学科的思维和技能培养。此外,通过SHAP分析增强了模型预测的可解释性,为学生提供了理解和掌握前沿科技的宝贵机会,为其科研和职业发展打下坚实基础。
|
|
关键词: 计算化学,
机器学习,
XGBoost,
LightGBM,
钙钛矿
|
收稿日期: 2024-03-30
|
基金资助:* 国家自然科学基金(22103021);河北省青年拔尖人才项目(BJK2024094);河北省自然科学基金(B2020201070);材料化学国家级一流本科专业(YS23-YLZY-021) |
通讯作者:
** E-mail:misaraty@163.com
|
引用本文: |
张照胜. 机器学习在计算化学教学中的创新应用*——钙钛矿材料高通量筛选研究[J]. 化学教育(中英文), 2024, 45(22): 97-103
|
|
[1] |
孙冰清,张婷,刘磊.化学教育(中英文),2023,44(24):103-109
|
[2] |
郑轩,陈汶佩,林如欣,等.化学教育(中英文),2023,44(16):107-116
|
[3] |
尤梓涵,李玉楠,姚琪琛,等.化学教育(中英文),2023,44(4):89-98
|
[4] |
许真铭,郑明波,刘振辉,等.化学教育(中英文),2024,45(6):91-98
|
[5] |
Cui J,Wu F,Zhang W,et al.Nature Communications,2023,14(1):7043
|
[6] |
Griesemer S D,Xia Y,Wolverton C.Nature Computational Science,2023,3(11):934-945
|
[7] |
Schweidler S,Botros M,Strauss F,et al.Nature Reviews Materials,2024,9(4):266-281
|
[8] |
Chen H,Liu C,Xu J,et al.Science,2024,384(6692):189-193
|
[9] |
Min L,Sun H,Guo L,et al.Nature Communications,2024,15(1):2066
|
[10] |
Zhao R,Xing B,Mu H,et al.Chinese Physics B,2022,31(5):056302
|
[11] |
Zhang Z,Fang W-H,Long R,et al.Journal of the American Chemical Society,2019,141(39):15557-15566
|
[12] |
Zhang Z.Journal of Physical Chemistry Letters,2023,14(22):5155-5162
|
[13] |
Zhang Z,Zhang Y,Liu S.Computational Materials Science,2024,236:112889
|
[14] |
Kresse G,Furthmüller J.Physical Review B,1996,54(16):11169-11186
|
[15] |
Kresse G,Furthmüller J.Computational Materials Science,1996,6(1):15-50
|
[16] |
Perdew J P,Burke K,Ernzerhof M.Physical Review Letters,1996,77(18):3865-3868
|
[17] |
谢军飞,张海清,李代伟,等.南京大学学报:自然科学,2023,59(5):833-840
|
[18] |
Li Y,Wang H,Li Y,et al.Nature Communications,2023,14(1):1815
|
[19] |
Sun J,Qu J,Zhao C,et al.Nature Communications,2024,15(1):2662
|
[20] |
Ehrler B,Alarcón-Lladó E,Tabernig S W,et al.ACS Energy Letters,2020,5(9):3029-3033
|
[21] |
Antwarg L,Miller R M,Shapira B,et al.Expert Systems with Applications,2021,186:115736
|
[22] |
Xiao Z,Yan Y.Advanced Energy Materials,2017,7(22):1701136
|
[23] |
Yang W-F,Igbari F,Lou Y-H,et al.Advanced Energy Materials,2020,10(13):1902584
|
[24] |
黄佳.零基础学机器学习.北京:人民邮电出版社,2020
|
[25] |
立石贤吾.白话机器学习的数学.北京:人民邮电出版社,2020
|
|
|
|