作者meblessme (地球太可怕我要回火星)
看板Physics
标题[问题] 人类有能力用电脑模拟找出新材料来吗
时间Wed Jan 12 14:16:14 2022
请问现在人类是不是已经搞懂元素性质与元素结构的关系甚至方程式了呢？
能不能用电脑模拟夸克与电子在不同环境下会形成什麽不同的元素或化合物
模拟元素面对各种环境下的变化与性质乃至於数值
模拟不同元素间在不同压力温度下会形成什麽化合物
以及化合物的各种性质数值呢？
毕竟只要能做到的这个应该相对会容易找出各种新材料了吧！?
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1F：→ fragmentwing: 我是记得以前因为兴趣有找到国内有一篇在讲用人工智 01/12 15:19
2F：→ fragmentwing: 慧找腐蚀制程的论文 交通大学的 不知道这有没有合乎 01/12 15:19
3F：→ fragmentwing: 你的需求 01/12 15:19
4F：推 fragmentwing: 你问的层面从原子内到分子间 有点太广了 01/12 15:22
5F：→ meblessme: 谢谢 01/12 15:22
6F：→ meblessme: 如果能确认原子结构与物理性质的关系那分子性质不也就 01/12 15:24
7F：→ meblessme: 是扩大版图 01/12 15:24
8F：推 yaowen: 要预测一个材料能否被合成还是很困难 01/12 15:26
9F：→ yaowen: 不过要预测某个材料具有什麽物理性质是有可能的 01/12 15:27
10F：→ yaowen: 例如topological insulator就是先去模拟哪种材料有这性质 01/12 15:30
11F：→ yaowen: 再去用实验合成 01/12 15:31
12F：→ fragmentwing: 知道你想说的意思 但那样未免太废功夫 01/12 20:19
13F：→ meblessme: 很多新材料的问题很多是配比问题 01/12 21:50
14F：→ meblessme: 只要基础能搞清楚 用电脑来模拟 01/12 21:50
15F：→ meblessme: 应该怎样都比手动一个一个配比试过去来的快 01/12 21:50
16F：→ meblessme: 还省材料 01/12 21:50
17F：→ wohtp: 孩子，人类（和人类创造的计算器）最不会的就是解方程式了 01/12 22:00
18F：推 NTUohtani: 这不就是Computational condensed matter在做的事吗 01/12 23:06
19F：→ NTUohtani: 有兴趣可以看first priciple和DFT的paper 01/12 23:14
20F：推 fragmentwing: 但你没必要为了配比问题从夸克开始搞啊XD 你从原子 01/13 10:54
21F：→ fragmentwing: 开始搞都有点过头了 01/13 10:54
22F：→ fragmentwing: 你这就像是明明有分子动力学 你偏要用个别原子开始 01/13 10:54
23F：→ fragmentwing: 去看空气的热膨胀 01/13 10:54
24F：→ fragmentwing: 诚然如果用个别原子能推到整个动力学是很赞 但单纯 01/13 10:54
25F：→ fragmentwing: 要推热膨胀的话直接用动力学就好啦 01/13 10:54
26F：→ meblessme: 或者能不能我们给出一个原子或分子的组成结构 01/13 11:05
27F：→ meblessme: 不经过实际测量 01/13 11:05
28F：→ meblessme: 然後就能直接推算这元素的熔点沸点硬度 01/13 11:05
30F：→ meblessme: 看起来是可以了吧？ 01/13 11:59
31F：推 sunev: 看你的标准在哪里，简单而言，提供方向可以，但要利用材料 01/13 13:04
32F：→ sunev: 的特异性赚钱，就还差得远 01/13 13:04
33F：推 peter308: 老实说 你问的问题很广 也不太可能有人能回答的了 01/13 15:23
34F：→ peter308: Materials Genome project可以先看看... 01/13 15:24
35F：→ peter308: 高通量计算也可以看看... 就是用第一原理的计算来找各式 01/13 15:26
36F：→ peter308: 各样的材料...这些材料是科研热门或有特殊应用价值的 01/13 15:27
37F：→ peter308: 要熟悉这个领域至少需要数十年以上.. 也需要很多跨领域 01/13 15:28
38F：→ peter308: 的背景知识.... 所以 如果你只是个大学生 大概也是需要 01/13 15:28
39F：→ peter308: 很多年累积知识 才能真的解这个领域在干嘛.. 01/13 15:29
40F：→ meblessme: 我说的大概是一种放进电脑就可以模拟实体宇宙所有可能 01/13 17:33
41F：→ meblessme: 的方程式 01/13 17:33
42F：推 sunev: 思而不学则殆 01/13 17:42
43F：→ leptoneta: 你是不是在找反基因方程式吗? 01/13 20:03
44F：推 linbryan: 感觉是你把问题定义的很广.那什麽答案都可以. 01/13 23:36
45F：推 peter308: 先回答你标题的电脑模拟吧 01/13 23:54
46F：→ peter308: 电脑模拟的方法就很多 经验势 半古典经验势 紧束缚 01/13 23:55
47F：→ peter308: 密度泛函 量子化学方法.... 光是这些要入门就不是一件 01/13 23:56
48F：→ peter308: 简单的事情了... 光是选择位能势 就需要一些实作经验 01/13 23:58
49F：→ peter308: 这领域老实说 就像工艺...同样的技术 人家做可以得奖 01/13 23:59
50F：→ peter308: 但没天分的作 可能就只是能糊口饭吃..这都很细微的差异 01/14 00:00
51F：→ peter308: 然後这领域百分之90%的人也不是在找新材料... 01/14 00:02
52F：→ peter308: 能够用电脑模拟解释现有的材料性质就已经够忙了... 01/14 00:03
53F：→ peter308: 然後材料有分晶体和有线大系统 处理方式也大同小异 01/14 00:04
54F：→ peter308: 光是基组部分 是平面波类型的还是原子轨域基组还是混合? 01/14 00:06
55F：→ peter308: 组合千奇百种 套装软体的选择也有各自的山头.. 01/14 00:07
56F：→ peter308: 然後再回应标题的"找"新材料上面 又是一个完全不一样的 01/14 00:09
57F：→ peter308: 领域 光是找这件事情就大有学问 现在都是流行用机器学习 01/14 00:10
58F：→ peter308: 的方法去找 但其实会找的人就是知道怎麽找更有效率.. 01/14 00:11
59F：→ peter308: 也不一定是用类神经网络 可能会用蒙地卡罗或是基因演算 01/14 00:12
60F：推 peter308: 但如果能够把上述环节都融会贯通的人 在学术界或业界 01/14 00:14
61F：→ peter308: 也都不怕没有发挥的地方啦..毕竟还是有需这些技术的市场 01/14 00:16
62F：→ peter308: 的存在.... 01/14 00:16
63F：→ peter308: 推文有个比我更资深的前辈...你也可以多向他请益 01/14 00:18
64F：→ peter308: S开头的版友 01/14 00:18
65F：→ meblessme: 非常谢谢你好厉害 01/14 00:21
66F：推 peter308: sunev大比我更厉害 我当初也跟他学了很多 01/14 00:22
67F：推 sunev: 被点名了，我只是小咖而已啦，大家互相学习求进步 01/14 00:30
68F：→ recorriendo: 你是不是刚看完最新一集PBS Space Time? 01/14 10:20
70F：→ recorriendo: 宇宙什麽的还是听听就好 01/14 10:26
71F：推 jackliao1990: DFT也是有经过简化的 不然用尽全宇宙的原子也模拟 01/14 20:19
72F：→ jackliao1990: 不出来 01/14 20:19
73F：推 ArchieLeeeee: DFT就是给定原子结构就能硬爆出任何分子的Hamilton 01/15 12:56
74F：→ ArchieLeeeee: 但成功还是要掌握很多零碎的细节 01/15 12:56
75F：→ hank780420: 第一原理计算光是要放入现实材料的缺陷就很困难了 01/16 00:04
76F：→ meblessme: 汉米尔顿是什麽？ 01/16 01:15
77F：推 CardLin: 第一原理是啥？ 01/16 14:15
78F：推 Vulpix: 就是这篇想做的事。或者像是从牛顿定律出发，计算一千颗 01/16 17:47
79F：→ Vulpix: 篮球之间的碰撞，顺便连篮球的形变规则也从原子间作用力 01/16 17:47
80F：→ Vulpix: 算出来，而不套用实验得到的经验公式。 01/16 17:47
81F：→ meblessme: 仔细想想或许比起原理更像是一种语言 01/17 02:19
82F：→ meblessme: 就像基因一样 为什麽少少的4种字母组成的每个基因组， 01/17 02:19
83F：→ meblessme: 能组成各种不同的性向 01/17 02:19
84F：→ meblessme: 用在我说的题目上就好像用夸克电子作声母，四大力作韵 01/17 02:21
85F：→ meblessme: 母 能量级数作声调的一种语言 01/17 02:21
86F：→ meblessme: 用牛顿公式推算那些好像还很不够 01/17 02:25
87F：推 Vulpix: 古典物理可以自成一世界，但是显然到了微观和高速的时候就 01/17 03:30
88F：→ Vulpix: 会偏离现实。算个一千颗篮球其实应该没什麽问题，只是计算 01/17 03:32
89F：→ Vulpix: 量稍嫌太大了点。(不够大的话就再10倍吧，直到够大。) 01/17 03:33
90F：→ Vulpix: 第一原理的概念是从一个够用的理论出发直接计算。算篮球碰 01/17 03:34
91F：→ Vulpix: 撞从牛顿定律、L、H这一类理论出发就很够了。当然硬是要从 01/17 03:36
92F：→ Vulpix: 量子理论来也不是不行。薛丁格方程不也只是一种近似理论？ 01/17 03:37
93F：→ caseypie: 单单DFT无法处理激发态，微扰法很烂，至少要上TDDFT 01/17 09:50
94F：→ caseypie: 最精确的量子算法应该是量子蒙地卡罗，只是非常非常慢 01/17 09:57
95F：→ Eriri: 量子蒙卡的问题也不只是速度慢而已 01/18 08:32
96F：→ Eriri: 回原po 实务上 科学家常常不是微观或那麽多资讯的情况下去 01/18 08:35
97F：→ Eriri: 模拟新材料 事实上不要说预测新材料 很多时候其实连解释已 01/18 08:35
98F：→ Eriri: 知材料都不一定作得很好 或者只能解释其中某一部分性质 01/18 08:36
99F：推 peter308: 大部分都已经知道答案在哪了 电脑只是用来验证而已 01/21 19:40
100F：→ peter308: 像拓朴绝缘体或是超导材料 又或者是半金属等等... 01/21 19:41
101F：→ peter308: 通常都是有些候选材料的排列组合 出现某些有趣性质的机 01/21 19:41
102F：→ peter308: 率会比较大... 先有edugated guess才有後续模拟手段来 01/21 19:43
103F：→ peter308: 做验证....你要乱枪打鸟捞中的机率真的是微乎其微的 01/21 19:43
104F：→ hank780420: TI是第一原理先预测的吧....後面才在预测的物系验证 01/21 20:51
105F：→ hank780420: 另外高穿隧磁阻的Fe/MgO/Fe结构也是第一原理先预测 01/21 20:53
106F：→ hank780420: 後面才有人真的去做这个结构验证出来 01/21 20:53
107F：→ Eriri: TI也不是乱枪打鸟预测的阿 是先有toy model跟物理picture 01/21 22:16
108F：→ Eriri: 然後才在有限范围内用第一原理去找 何况TI算是无交互作用 01/21 22:18
109F：→ Eriri: 原则上单纯很多 01/21 22:18
110F：推 peter308: 游吟诗人也改做DFT了喔? 01/22 12:51