In atomistic simulations of solids, ability to classify crystal phases and lattice defects in the presence of thermal fluctuations is essential for gaining deeper insights into the simulated dynamics. The need for accurate and efficient characterization methods is especially acute in presently emerging large-scale simulations of multi-phase systems far from equilibrium. Taking the perspective that delineating order and disorder features from ubiquitous thermal vibrations is akin to extracting signal from noise, we consider classification of ordered phases and identification of disordered crystal defects to be fundamentally the same problem and address them both with a unified approach: a denoising score function that removes thermal noise and recovers any underlying crystalline order-disorder. Built on a rotationally equivariant graph neural network (NequIP), the denoiser was trained entirely with synthetically noised structures and requires no simulation data during training. To demonstrate its denoising capabilities, the denoiser is shown to effectively remove thermal vibrations of BCC, FCC, and HCP crystal structures without impacting the underlying disordered defects, including point defects, dislocations, grain boundaries, and liquid disorder. In particular the denoiser was applied to two relatively complex MD simulations that present practical challenges: a Cu solidification trajectory involving a polymorphic nucleus, and a trajectory of BCC Ta undergoing plastic deformation resulting in dislocation networks and point defect clusters. In both cases the denoiser facilitates or trivializes the subsequent characterization of the order-disorder features. Lastly, we outline future work to extend our denoising model to more complex crystal structures and to multi-element systems.


翻译:在实心模拟中,对固体进行分解,对晶片阶段进行分解的能力和在热波动情况下的晶片缺陷进行分解,对于更深入地了解模拟动态至关重要。在目前出现的离平衡很远的多阶段系统大规模模拟中,需要准确和高效的定性方法尤为迫切。考虑到从无处不在的热振动中分解秩序和混乱特征与从噪音中提取信号相近的视角,我们认为,对定序阶段的分解和查明无序晶片缺陷从根本上来说是相同的问题,并且以统一的方法加以解决:一种分解分解的评函数,可以消除热噪音,并恢复任何根本的晶晶状秩序紊乱状态。在不断循环的变异的多阶段系统(NequuIP)中,解调器完全用合成的结晶体结构来训练,在训练过程中不需要任何模拟数据。为了显示其分解能力,消化器将BCC、FCC和HCP晶体结构结构有效地去除模型,而不会影响根本的缺陷,包括点性缺陷、调、质变变、谷边界和液体变变变变变的后期,这是一个过程。具体的变变变变的两种情况是,我们目前的变的变的变变变的轨道。

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