USPEX 10.5 manual

反种子设置

反种子技术已经在USPEX中开发实施了,所有基于对结构不利的想法都已被屏蔽以保证模拟没有 陷入局部最小值。在这儿,和时间有关的适应度是所有总的真实焓值(或其他的适应性质)和跟 历史有关的项,它是能量抽样面上叠加的高斯势能之和:

\[ f=f_0 + \sum _{a} W_a \exp \left(-\frac{d_{ia}^{2}}{2\sigma _{a}^{2}}\right), \]

在这里,\(f\)是适应度(\(f_0\) — 真实适应度,\(f\) —跟历史有关的适应度),\(W_a\) 是高度, 是高斯展宽。在我们的方法中,高斯参数的变化依赖于种群多样性,能量在每一代中扩展。

有三种使用该技术的方法。第一种,将你认为不利的结构放置在反种子文件夹AntiSeeds中。例如它可能 是基态结构—在这种情况下,USPEX将会尽力找到第二个最低焓值的结构。

在第二种和第三种方法中,你不需要明确给定反种子结构—USPEX要么用所有的抽样结构 作为反种子(经过很好的测试,是被推荐的方法),要么是每一代中的最优结构。 你需要给定以下的一些设置:

\(\triangleright \) variable antiSeedsActivation

Meaning: 明确从哪一代开始反种子模式开始。 当antiSeedsActivation \(= N {\gt} 0\)时,从第\(N\)代开始,高斯势加入到所有的结构中, 当\(N{\lt}0\)时,高斯势仅加入到每一代的最优结构中,从第\(N\)代开始。 当\(N=0\)时,高斯势仅加入到放在反种子文件夹中的结构中。 如果你不想用反种子,那么给定非常大的antiSeedsActivation值 (例如:5000)和antiSeedsMax=0.0。

Default: 5000

Format:

1 : antiSeedsActivation

\(\triangleright \) variable antiSeedsMax

Meaning: 明确高斯的高度,以每一代中的焓值的平均方差为 单位(算出来的值仅在bestFrac之间,例如在准双亲之间)。 我们推荐antiSeedsMax=0.01。

Default: 0.000

Format:

0.005 : antiSeedsMax

\(\triangleright \) variable antiSeedsSigma

Meaning: 明确高斯的宽度,以每一代中结构之间的平均距离为 单位(算出来的值仅在bestFrac之间,例如在准双亲之间),我们建议 antiSeedsSigma=0.005。

Default: 0.001

Format:

0.005 : antiSeedsSigma

Fig. ?? 是一个应用反种子技术的例子。

\includegraphics[scale=0.3]{pic/antiseeds}
应用反种子的有38个原子的Lennard-Jones集群 计算的例子。每一代中的最优结构的能量已被标绘出。我们可以清晰地看到,算法没有 陷在任何一个候选最小值很长时间,并且很快发现了基态。在这儿我们 用antiSeedsActivation=1, antiSeedsMax=0.01, antiSeedsSigma=0.001。