麻省理工学院(MIT)的研究人员日前宣布,已经利用数据挖掘技术预测出了物质的晶体结构。
MIT的研究人员将所有过去所有关于晶体结构的知识加入到一个电脑算法,这个电脑算法是专门在物理定律的基础上为建立数据之间的相互关联而设计的。这一程序能够对任何结构未知元素的混合物给出可能的晶体结构列表。这个研究小组接着用第二个算法运算该晶体结构列表,该算法使用量子力学来计算哪个结构最稳定。
此次研究带头人-MIT材料科学和工程系的Gerbrand Ceder将晶体结构的数据库比作是一个网上书店的用户数据库,这个数据库能够在数百万兴趣相近的用户中建立相互关联,他说:“如果你告诉我你在过去一年里读了十本书,而且对这十本书做了评价,我能不能就下一本你将可能读的书做一些预测呢？”
Ceder认为这一新技术将使得对属性不同的材料的计算设计成为可能,“如果某个人想知道一种材料是否具备可以作为一个太阳能电池的适合的能带隙,而我又不知道结构,那么我无法计算其能带隙。如果我使用错误的结构来计算,那我算出来的结果可能是完全不相干的。”
数据挖掘算法则抓住了晶体结构物理学的真谛,通过建立关联来产生候选结构列表。
按照MIT研究人员的说法,候选结构经常是靠猜得来的。而新的算法,结合量子力学算法,构成了一个双向策略,能够使计算过程加快,并提高计算的精确度。
在测试两种元素的已知结构时,Ceder的研究小组发现新的算法可以在3000到4000个可能结构中选出五个结构,而在这五个结构中,选出最终的正确结构的概率是90%。
这一项目得到了美国国家科学基金委员会和军事纳米技术研究所(Institute for Soldier Nanotechnologies)的资助。
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