[发明专利]模拟晶体结构两步法的强化学习绝热环境搭建方法

说明书

本发明提供一种模拟晶体结构两步法的强化学习绝热环境搭建方法，属于强化学习和材料合成技术领域。因为该方法针对绝热环境下利用两步法制备晶体材料的过程进行模拟，通过近似地建立晶体结构相变过程与补给能量之间的关系来搜寻晶体在实验过程中可能经历的相变路径，具体该方法先获取晶体材料发生相变过程的所有可能结构从而构建模拟环境，然后将所有可能结构信息包含的特定信息处理后进行结构变换并制定变换规则，从而模拟晶体材料的相变过程，所以，该方法可以有效地辅助实验进行，减少实验次数降低成本，对材料合成学科具有较高的经济价值。

技术领域

本发明属于强化学习和材料合成技术领域，具体提供一种模拟晶体结构两步法的强化学习绝热环境搭建方法。

背景技术

不同结构的晶体具有不同的特性。在材料合成的过程中，我们需要制备出具有某项最佳性能的晶体结构的材料，方法是从已有的晶体结构通过相变过程变为目标晶体结构，过程需要经过多次实验进行验证，而实验的成本过高。

绝热环境一般指理想的模拟环境，即不考虑与外界环境交互的能量耗散。两步法制备过程指将原料分批次注入，首先加入部分原料，通过低温恒温和退火过程形成中间结构项，然后再加入另一部分原料，经过缓慢加热保持恒温最终以适宜速度冷却，反应过程易于控制，但是现有技术中还没有对两步法合成晶体材料的模拟算法。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种模拟晶体结构两步法的强化学习绝热环境搭建方法。

第一方面，本发明提供了一种模拟晶体结构两步法的强化学习绝热环境搭建方法，具有这样的特征，包括：获取晶体材料发生相变过程的所有可能结构；对所有可能结构包含的特定信息处理后进行结构变换并定义变换规则。

在本发明提供的方法中，还具有这样的特征：其中，变换规则包括第一变换规则、第二变换规则，第一变换规则包括设置变换半径；第二变换规则基于第一变换规则包括随机选定一个可变换结构点并判断该可变换结构点的可用能量值；可变换结构点的可用能量值的计算公式如下：可用能量值＝模拟环境的能量补给值+变换前后结构能量初值的差值。

在本发明提供的方法中，还具有这样的特征：其中，模拟环境的初始能量补给值E₀的取值范围为：0＜E₀＜E_max，E_max为所有可能结构的能量初值的最大差值。

在本发明提供的方法中，还具有这样的特征：其中，模拟环境的初始能量补给值

在本发明提供的方法中，还具有这样的特征：其中，模拟绝热环境下利用两步法制备晶体材料的过程包括第一模拟阶段、第二模拟阶段、第三模拟阶段、第四模拟阶段、第五模拟阶段，第一模拟阶段中模拟环境的能量补给值E₁＝E₀，第二模拟阶段中模拟环境的能量补给值E₂＜E₀，第三模拟阶段中模拟环境的能量补给值E₃的范围为E₂≤E₃＜E_max，第四模拟阶段中模拟环境的能量补给值E₄＝E_max，第五模拟阶段中模拟环境的能量补给值E₅＜E_max，第二模拟阶段与第五模拟阶段中模拟环境的能量补给值的衰减方式包括线性衰减。

在本发明提供的方法中，还具有这样的特征：其中，若可变换结构点的可用能量值为正值，则变换成功；若可变换结构点的可用能量值为负值，则保持不变，并在设置的变换半径的范围内寻找其他可变换结构点。

在本发明提供的方法中，还具有这样的特征：若已知起点结构和终点结构，则结构变换通过设置奖励函数靠近或到达终点结构，其中，奖励函数包括依据强化学习环境设置的奖励函数；或奖励函数包括依据相变过程中能量的吸收值或能量的释放值作为奖励的参考值。