確定材料的微結(jié)構(gòu)是認(rèn)識(shí)和改性材料的前提?；瘜W(xué)無(wú)序材料指晶格有序但元素成分無(wú)序的一類材料。從化學(xué)成分的角度來(lái)看，化學(xué)無(wú)序材料可分為陰離子、陽(yáng)離子和缺陷對(duì)應(yīng)體，可以簡(jiǎn)單地認(rèn)為是陰離子、陽(yáng)離子和缺陷占據(jù)了非周期位點(diǎn)?；瘜W(xué)無(wú)序材料由于其獨(dú)特的性質(zhì)在半導(dǎo)體、高溫超導(dǎo)體、金屬合金、陶瓷和沸石催化劑等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。研究無(wú)序材料的結(jié)構(gòu)對(duì)于理解無(wú)序材料性質(zhì)和指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)具有重要價(jià)值。因?yàn)椴糠志Ц裎稽c(diǎn)的原子占據(jù)不確定性，化學(xué)無(wú)序材料的確切結(jié)構(gòu)一直尚未解決。化學(xué)無(wú)序材料的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)是極具挑戰(zhàn)的，其隨著體系尺寸增加變得愈加復(fù)雜。前期研究利用晶體對(duì)稱性除重、集團(tuán)展開(kāi)和機(jī)器學(xué)習(xí)勢(shì)等技術(shù)加速了化學(xué)無(wú)序材料的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，但仍面臨大量昂貴的第一性原理計(jì)算。

　　中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所和中科院山西煤炭化學(xué)研究所/中科合成油技術(shù)有限公司聯(lián)合團(tuán)隊(duì)發(fā)展了“辣搜”（LAsou）方法來(lái)高效預(yù)測(cè)化學(xué)無(wú)序材料的電子結(jié)構(gòu)。三種不同的、典型的有限尺寸體系測(cè)試表明【陰離子無(wú)序的BaSc(O_xF_1-x)₃、陽(yáng)離子無(wú)序的Ca_1-xMn_xCO₃和缺陷無(wú)序的ε-FeC_x】，與傳統(tǒng)枚舉法相比，“辣搜”方法僅需要非常少的第一性原理計(jì)算就可以快速找到熱力學(xué)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。“辣搜”方法是一種簡(jiǎn)單而高效的方法，結(jié)合第一性原理計(jì)算和主動(dòng)學(xué)習(xí)算法來(lái)搜索化學(xué)無(wú)序材料的熱力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)?！袄彼选狈椒ㄔ诮鉀Q多體體系的“指數(shù)墻”（由于計(jì)算復(fù)雜度隨自由度指數(shù)上升而形成的壁壘）問(wèn)題方面顯示出巨大潛力。在“辣搜”方法中，機(jī)器學(xué)習(xí)勢(shì)可以通過(guò)大采樣空間的預(yù)測(cè)和篩選大大減少第一性原理的計(jì)算量，集成學(xué)習(xí)算法可以顯著提高能量和弛豫預(yù)測(cè)的穩(wěn)定性，主動(dòng)學(xué)習(xí)算法可以在線逐步提高機(jī)器學(xué)習(xí)勢(shì)的精度，從而不需要預(yù)先準(zhǔn)備大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。結(jié)合這些優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，基于主動(dòng)學(xué)習(xí)的“辣搜”方法將有助于更大、更復(fù)雜、準(zhǔn)無(wú)限尺寸系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，以及出現(xiàn)在納米顆粒、催化劑、固溶體、高熵合金和高熵氧化物等新材料中。

　　相關(guān)研究成果以Active learning to overcome exponential-wall problem for effective structure prediction of chemical-disordered materials為題發(fā)表于npj Computational Materials。

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