Machine learning molecular dynamics for the simulation of infrared spectra

Chemical Science

Volumn 8, Issue 10, 2017, Pages 6924-6935

  Gastegger, Michael ^a   Behler, Jörg ^b   Marquetand, Philipp ^a  

^a UNIVERSITY OF VIENNA   (Austria)

^b UNIVERSITY OF GÖTTINGEN   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; ARTIFICIAL INTELLIGENCE; BIG DATA; COMPUTATIONAL EFFICIENCY; ELECTRONIC STRUCTURE; LEARNING ALGORITHMS; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULES; PARAFFINS; QUANTUM CHEMISTRY; SPECTROSCOPY;

AB INITIO MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; ACCELERATING SIMULATIONS; EXPERIMENTAL SPECTRA; MACHINE LEARNING APPROACHES; MACHINE LEARNING MODELS; MACHINE LEARNING TECHNIQUES; MOLECULAR DIPOLE MOMENT; ORDERS OF MAGNITUDE;

LEARNING SYSTEMS;

EID: 85030130358     PISSN: 20416520     EISSN: 20416539     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c7sc02267k     Document Type: Article

References (73)

1. C. M. Bishop, Pattern Recognition and Machine Learning, Springer, New York, 1st edn, 2006
2. I. Goodfellow, Y. Bengio and A. Courville, Deep Learning, MIT Press, 2016
3. K. T. Schütt F. Arbabzadah S. Chmiela K. R. Müller A. Tkatchenko Nat. Commun. 2017 8 13890
4. J. N. Wei D. Duvenaud A. Aspuru Guzik ACS Cent. Sci. 2016 2 725 732
5. F. A. Faber, L. Hutchison, B. Huang, J. Gilmer, S. S. Schoenholz, G. E. Dahl, O. Vinyals, S. Kearnes, P. F. Riley and O. A. von Lilienfeld, arXiv:1702.05532, 2017
6. R. Gómez Bombarelli J. Aguilera Iparraguirre T. D. Hirzel D. Duvenaud D. Maclaurin M. A. Blood Forsythe H. S. Chae M. Einzinger D.-G. Ha T. Wu G. Markopoulos S. Jeon H. Kang H. Miyazaki M. Numata S. Kim W. Huang S. I. Hong M. Baldo R. P. Adams A. Aspuru Guzik Nat. Mater. 2016 15 1120 1127
7. F. Hase S. Valleau E. Pyzer-Knapp A. Aspuru Guzik Chem. Sci. 2016 7 5139 5147
8. J. Behler Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 17930 17955
9. C. M. Handley P. L. A. Popelier J. Phys. Chem. A 2010 114 3371 3383
10. J. Behler J. Phys.: Condens. Matter 2014 26 183001
11. J. Behler J. Chem. Phys. 2016 145 170901
12. J. S. Smith O. Isayev A. E. Roitberg Chem. Sci. 2017 8 3192 3203
13. V. Botu R. Batra J. Chapman R. Ramprasad J. Phys. Chem. C 2017 121 511 522
14. A. P. Bartók G. Csányi Int. J. Quantum Chem. 2015 115 1051 1057
15. Z. Li J. R. Kermode A. De Vita Phys. Rev. Lett. 2015 114 096405
16. K. Yao J. E. Herr S. N. Brown J. Parkhill J. Phys. Chem. Lett. 2017 8 2689 2694
17. D. Marx and J. Hutter, Ab Initio Molecular Dynamics: Basic Theory and Advanced Methods, Cambridge University Press, Cambridge, reprint edn, 2012
18. I. Newton, Philosophiae naturalis principia mathematica, J. Societatis Regiae ac Typis J. Streater, 1687
19. M. Barbatti WIREs Comput. Mol. Sci. 2011 1 620 633
20. M.-P. Gaigeot Phys. Chem. Chem. Phys. 2010 12 3336 3359
21. M. Thomas M. Brehm R. Fligg P. Vöhringer B. Kirchner Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 6608 6622
22. S. Mai P. Marquetand L. González Int. J. Quantum Chem. 2015 115 1215 1231
23. P. Marquetand J. Nogueira S. Mai F. Plasser L. González Molecules 2016 22 49
24. J. Simons Mol. Phys. 2009 107 2435 2458
25. M. S. de Vries P. Hobza Annu. Rev. Phys. Chem. 2007 58 585 612
26. T. K. Roy R. B. Gerber Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 9468 9492
27. H.-D. Meyer Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci. 2012 2 351 374
28. P. S. Thomas T. Carrington Jr J. Phys. Chem. A 2015 119 13074 13091
29. X. Andrade J. N. Sanders A. Aspuru Guzik Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 13928 13933
30. V. A. Mandelshtam H. S. Taylor J. Chem. Phys. 1997 107 6756 6769
31. J. Behler M. Parrinello Phys. Rev. Lett. 2007 98 146401
32. M. Gastegger P. Marquetand J. Chem. Theory Comput. 2015 11 2187 2198
33. M. Gastegger C. Kauffmann J. Behler P. Marquetand J. Chem. Phys. 2016 144 194110
34. S. Grimme J. Chem. Phys. 2006 124 034108
35. J. Behler Int. J. Quantum Chem. 2015 115 1032 1050
36. J. Behler J. Chem. Phys. 2011 134 074106
37. T. B. Blank S. D. Brown J. Chemom. 1994 8 391 407
38. J. Li B. Jiang H. Guo J. Chem. Phys. 2013 139 204103
39. V. Botu R. Ramprasad Int. J. Quantum Chem. 2015 115 1074 1083
40. S. Manzhos K. Yamashita T. Carrington Jr Comput. Phys. Commun. 2009 180 2002 2012
41. K. Yao J. E. Herr J. Parkhill J. Chem. Phys. 2017 146 014106
42. M. Malshe R. Narulkar L. M. Raff M. Hagan S. Bukkapatnam P. M. Agrawal R. Komanduri J. Chem. Phys. 2009 130 184102
43. M. G. Darley C. M. Handley P. L. A. Popelier J. Chem. Theory Comput. 2008 4 1435 1448
44. C. M. Handley P. L. A. Popelier J. Chem. Theory Comput. 2009 5 1474 1489
45. N. Artrith T. Morawietz J. Behler Phys. Rev. B 2011 83 153101
46. S. Faraji S. A. Ghasemi S. Rostami R. Rasoulkhani B. Schaefer S. Goedecker M. Amsler Phys. Rev. B 2017 95 104105
47. T. Morawietz V. Sharma J. Behler J. Chem. Phys. 2012 136 064103
48. C. M. Breneman K. B. Wiberg J. Comput. Chem. 1990 11 361 373
49. S. M. Bachrach, in Population Analysis and Electron Densities from Quantum Mechanics, John Wiley & Sons, Inc., 2007, pp. 171-228
50. K. B. Wiberg P. R. Rablen J. Comput. Chem. 1993 14 1504 1518
51. A. D. Mackerell J. Comput. Chem. 2004 25 1584 1604
52. C. M. Baker Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci. 2015 5 241 254
53. F. Neese Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci. 2012 2 73 78
54. A. D. Becke Phys. Rev. A 1988 38 3098 3100
55. P. A. M. Dirac Proc. R. Soc. London, Ser. A 1929 123 714 733
56. J. P. Perdew Phys. Rev. B 1986 33 8822 8824
57. S. H. Vosko L. Wilk M. Nusair Can. J. Phys. 1980 58 1200 1211
58. J. C. Slater Phys. Rev. 1951 81 385 390
59. F. Weigend R. Ahlrichs Phys. Chem. Chem. Phys. 2005 7 3297 3305
60. C. Lee W. Yang R. G. Parr Phys. Rev. B 1988 37 785 789
61. K. Eichkorn O. Treutler H. Öhm M. Häser R. Ahlrichs Chem. Phys. Lett. 1995 240 283 290
62. O. Vahtras J. Almlöf M. W. Feyereisen Chem. Phys. Lett. 1993 213 514 518
63. J. Behler, RUNNER-A program for constructing high-dimensional neural network potentials, Universität Göttingen, 2017
64. Python Reference Manual, ed., G. van Rossum, and, F. L. Drake, PythonLabs, Virginia, USA, 2001, http://www.python.org, access date 06.04.2017
65. S. van der Walt S. C. Colbert G. Varoquaux Comput. Sci. Eng. 2011 13 22 30
66. J. Bergstra, O. Breuleux, F. Bastien, P. Lamblin, R. Pascanu, G. Desjardins, J. Turian, D. Warde Farley and Y. Bengio, Proceedings of the Python for Scientific Computing Conference, SciPy, 2010
67. S. Chmiela A. Tkatchenko H. E. Sauceda I. Poltavsky K. T. Schütt K.-R. Müller Sci. Adv. 2017 3 e1603015
68. P. Chu, F. Guenther, G. Rhoderick and W. Lafferty, in NIST Chemistry WebBook NIST Standard Reference Database Number 69, ed., P. Linstrom, and, W. Mallard, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD, p. 20899, retrieved April 24, 2017, 10.18434/t4d303
69. S. Grimme J. Antony S. Ehrlich H. Krieg J. Chem. Phys. 2010 132 154104
70. S. Grimme S. Ehrlich L. Goerigk J. Comput. Chem. 2011 32 1456 1465
71. S. A. Fischer T. W. Ueltschi P. Z. El-Khoury A. L. Mifflin W. P. Hess H.-F. Wang C. J. Cramer N. Govind J. Phys. Chem. B 2016 120 1429 1436
72. A. Cimas T. D. Vaden T. S. J. A. de Boer L. C. Snoek M.-P. Gaigeot J. Chem. Theory Comput. 2009 5 1068 1078
73. T. D. Vaden T. S. J. A. de Boer J. P. Simons L. C. Snoek S. Suhai B. Paizs J. Phys. Chem. A 2008 112 4608 4616