Computational virtual high-throughput screening (VHTS) with density functional theory (DFT) and machine-learning (ML)-acceleration is essential in rapid materials discovery. By necessity, efficient DFT-based workflows are carried out with a single density functional approximation (DFA). Nevertheless, properties evaluated with different DFAs can be expected to disagree for the cases with challenging electronic structure (e.g., open shell transition metal complexes, TMCs) for which rapid screening is most needed and accurate benchmarks are often unavailable. To quantify the effect of DFA bias, we introduce an approach to rapidly obtain property predictions from 23 representative DFAs spanning multiple families and "rungs" (e.g., semi-local to double hybrid) and basis sets on over 2,000 TMCs. Although computed properties (e.g., spin-state ordering and frontier orbital gap) naturally differ by DFA, high linear correlations persist across all DFAs. We train independent ML models for each DFA and observe convergent trends in feature importance; these features thus provide DFA-invariant, universal design rules. We devise a strategy to train ML models informed by all 23 DFAs and use them to predict properties (e.g., spin-splitting energy) of over 182k TMCs. By requiring consensus of the ANN-predicted DFA properties, we improve correspondence of these computational lead compounds with literature-mined, experimental compounds over the single-DFA approach typically employed. Both feature analysis and consensus-based ML provide efficient, alternative paths to overcome accuracy limitations of practical DFT.


翻译:在快速材料发现过程中,必须采用密度功能理论(DFT)和机学加速加速(ML)的密度功能理论(VHTS)对虚拟高通量筛选(VHTS)进行计算,快速发现材料必须迅速发现材料,因此,基于DFT的高效工作流程必须以单一密度功能近似(DFA)进行。然而,与不同的DFA评估的属性对于具有挑战性的电子结构(如开壳过渡金属综合体、TMCs)的案件可能存在分歧,最需要快速筛选,而且往往没有准确的基准。为了量化DFA偏差的影响,我们采用了一种方法,从23个具有代表性的DFA多家庭和“rungs”(即半本地到双本地的混合)和2 000多个TMCs的基础上迅速获得对财产的预测。尽管计算性(例如脊椎定线和边际轨道距离)自然不同,所有DFA的直线性关联性在所有DFA化合物中持续存在。我们为每个基于FA的独立的ML模型培训独立的ML模型,并观察特点的趋同性趋势;因此,这些特点为DFA的DFA的D-in-infari-inal-de-de-de-deal-de-de-de-de-de-de-dealalalalalalalalal 提供了所有这些S-de-de-de-de-de-de-de-dealviolviolental 的S-de-de-de-deal-de-de-de-de-dealviolverdealvicolvertald.

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