Testing the performance of machine learning force fields in conjunction with the enhanced sampling methods

• Název práce v češtině: Testování meziatomových potenciálů na bázi strojového učení pro jejich použití s metodami pro vylepšení vzorkování
• Název v anglickém jazyce: Testing the performance of machine learning force fields in conjunction with the enhanced sampling methods
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Lukáš Grajciar, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 20.10.2023
• Datum zadání: 07.02.2024
• Datum potvrzení stud. oddělením: 08.02.2024
• Konzultanti: Christopher James Heard, Ph.D.

Seznam odborné literatury

Understanding Molecular Simulations - D. Frenkel
Free energy calculations - C. Chipot
Olivier T. Unke et al., "Machine Learning Force Fields", Chem. Rev. (2021), 121, 16, 10142–10186
Veronique Van Speybroeck et al., "Operando Modeling of Zeolite-Catalyzed Reactions Using First-Principles Molecular Dynamics Simulations", ACS Catal. (2023) 13 (17), 11455-11493
https://molmod.ugent.be/software/thermolib

Předběžná náplň práce

Seznámení se s meziatomových potenciály na bázi strojového učení a vylepšenými metodami vzorkování.
Seznámení se s PLUMED, zavedeným softwarem pro vylepšené metody vzorkování.
Testování výkonnosti různých metod vzorkování (umbrella sampling, metadynamics, variational enhanced sampling, on-the-fly probability enhanced sampling) pro popis vybraných reaktivních transformací v zeolitických materiálech pomocí interně vyvinutých meziatomových potenciálů na bázi strojového učení.
Testování vlivu různých typů kolektivních proměnných na efektivitu vzorkování a profily volné energie vybraných reaktivních přeměn v zeolitických materiálech s využitím nástrojů analýzy volných energií, jako je např. ThermoLIB (https://molmod.ugent.be/ software/termolib).

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Familiarization with the machine learning potentials and enhanced sampling methods.
Familiarization with the PLUMED, an established software to for enhanced sampling methods.
Testing of the performance of the multiple enhances sampling methods (umbrella sampling, metadynamics, variational enhanced sampling, on-the-fly probability enhanced sampling) for description of selected reactive transformations in zeolitic materials using in-house developed machine learning force fields.
Testing of the effect of various types of collective variables on the effectivity of sampling and the free energy profiles of of selected reactive transformations in zeolitic materials with the use of free energy analysis tools such as ThermoLIB (https://molmod.ugent.be/software/thermolib).