Un modèle atomique local ajoute les forces à longue portée et la réponse électrique

Les modèles atomiques locaux peuvent être répartis entre GPU, mais leur portée limitée omet les forces électriques à grande distance et ne leur permet pas de répondre directement à un champ appliqué.

Comment ajouter ces capacités sans perdre le calcul distribué qui rend possibles les grandes simulations ?

DPA4C-LR ajoute des prédictions locales de charge et un calcul électrostatique global à un modèle atomique distribué, pour estimer les forces à longue portée et la réponse électrique.

DPA4C-LR prédit les charges atomiques locales, puis calcule séparément l’électrostatique à longue portée à l’échelle du système. Les auteurs peuvent ainsi répartir les dérivées locales entre GPU tout en estimant la réponse des atomes aux champs électriques.

Dans l’eau liquide, les charges effectives de Born estimées par le modèle; qui décrivent comment la polarisation change lorsque les atomes se déplacent; ont présenté une erreur quadratique moyenne rapportée deux fois plus faible que celle de deux variantes de qNEP, par rapport aux références de théorie de la perturbation de la fonctionnelle de densité pour 65 configurations.

Avec les simulations portant sur des millions d’atomes et les boucles de PMN sensibles à la taille des cellules, ces résultats montrent que la méthode peut servir aux simulations de réponse électrique testées.

Ces résultats concernent les matériaux, tailles de cellule, conditions de champ et matériels testés. Les auteurs indiquent que le descripteur local peut manquer les interactions à moyenne distance et que les charges prédites localement peuvent ne pas représenter les redistributions de charge non locales, en particulier dans les métaux et aux interfaces métal-électrolyte.