Komplette und effiziente Graph-Transformer zur Vorhersage von Kristallmaterialeigenschaften

Kristallstrukturen sind durch atomare Basen innerhalb einer primitiven Einheitszelle gekennzeichnet, die sich entlang eines regelmäßigen Gitters im 3D-Raum wiederholt. Die periodische und unendliche Natur von Kristallen stellt einzigartige Herausforderungen für das geometrische Graphrepräsentationslernen dar. Insbesondere bleibt der Aufbau von Graphen, die die vollständigen geometrischen Informationen von Kristallen effektiv erfassen und mit chiralen Kristallen umgehen, ein ungelöstes und herausforderndes Problem. In diesem Papier stellen wir einen neuartigen Ansatz vor, der die periodischen Muster von Einheitszellen nutzt, um die gitterbasierte Darstellung für jedes Atom zu etablieren, was effiziente und ausdrucksstarke Graphdarstellungen von Kristallen ermöglicht. Darüber hinaus schlagen wir ComFormer vor, einen SE(3) Transformer, der speziell für kristalline Materialien entwickelt wurde. ComFormer umfasst zwei Varianten; nämlich iComFormer, der invarianten geometrischen Beschreibungen von euklidischen Abständen und Winkeln verwendet, und eComFormer, der äquivariant vektorielle Darstellungen nutzt. Experimentelle Ergebnisse zeigen die branchenführende prädiktive Genauigkeit der ComFormer-Varianten bei verschiedenen Aufgaben über drei weit verbreitete Kristallbenchmarks. Unser Code ist öffentlich verfügbar als Teil der AIRS-Bibliothek (https://github.com/divelab/AIRS).