1背景01 机器学习(ml)在材料的应用：面对巨大的材料设计空间,基于理论研究、实验分析以及计算仿真的传统方法已经跟不上高性能新材料的发展需求。近年来，机器学习与材料基因组的结合带动了材料信息学的进步,推动了材料科学的发展。当前,运用数据驱动的机器学习算法建立材料性能预测模型,然后将其应用于材料筛选与新材料开发的研究引起了学者们的广泛关注。利用机器学习框架搭建材料研究设计平台对材料大数据资源进行分析与预测,成为开发新型材料的重要手段。包括根据预测对象确定材料特征的计算或自动抽取,不同精度的实验与计算数据的获取与预处理;选取或者开发合适的机器学习预测模型和训练算法;估计预测效果与预测性能的可靠性;处理材料机器学习问题所独有的小数据、异构数据、非平衡数据等特性。目前研究的焦点是针对不同的材料性能,收集相关的数据集,基于物理原理构造特征表示来训练机器学习模型,并将机器学习的最新技术用于材料信息学。现阶段机器学习已经被应用于光伏、热电、半导体、有机材料等几乎所有的材料设计领域。通过采用机器学习算法训练材料性能的预测模型,并将其用于筛选现有材料数据库或者搜索新的材料,大大加快了新材料发现的过程。机器学习在材料科学的研究应用文章近两年来多次发表在Nature、Science、Angew、Advanced Materials、JACS、Nano Letters、ACS Catalysis、Joule、Matter、Energy Storage Materials等国际知名顶刊。例如：· 德国马普钢铁研究所韦业博士与Dierk Raabe教授（共同通讯）联合提出了一种主动学习策略，以基于非常稀少的数据，在几乎无限的成分空间中加速高熵因瓦合金的设计。该研究方法是一个闭环，将机器学习与密度泛函理论、热力学计算和实验相结合。研究人员首先使用了699种合金的公开数据训练了学习算法，然后让算法生成大量具有低热系数的候选成分，在加工和表征了17种可能的新合金后，研究人员确定了两种热膨胀系数极低的高熵因瓦合金（在300 K下为约为2×10-6 K-1）。( Science 2022, 378, 78-85) 。 · 剑桥大学的Angelos Michaelides团队在这一领域取得了突破，他们利用量子蒙特卡洛(QMC)方法(分子材料最精确的第一性原理方法之一)来确定所研究系统最合适的DFT泛函，从而避免了计算中的精度和成本之间的权衡，并且开发了一种机器学习算法(MLPs)，以低得多的成本预测DFT所算得的能量变化（Nature,2022,609,512–516）。· 华盛顿大学David Baker教授团队一年连发三篇Science，超越AlphaFold！（Science, 2022, 377(6604): 387-394.，Science, 2022, 377(6604): 387-394.，Science，2022，DOI: 10.1126/science.add2187）。· 2023年，开年2篇正刊，关于机器学习。· 机器学习在识别化学过程方面“超越化学专家”，通过人工智能实现了化学反应机理的分类，有望推进有机化学反应的发现和开发。（Nature 613, 689–695 (2023).）· 以色列魏茨曼科学研究所Lipsh-Sokolik等人开发了一种机器学习策略，将高度不同的天然酶片段拼凑在一起，产生一百万个结构多样化的蛋白质骨架。然后进行诱变和结构优化，以创建稳定的功能性活性位点。通过高通量酵母展示和活性分析，回收了数千种功能酶变体。通过训练，第二代模型的效率提高了近10倍，为酶的设计策略提供了新见解。（Science 2023, 379 (6628), 195-201.）02  材料基因组：材料基因组技术是近年来兴起的材料研究新理念和新方法,是当今世界材料科学与工程领域的最前沿。材料基因组技术的实质是通过融合高通量材料计算设计、高通量材料实验和材料数据库三大组成要素,构建材料设计研发的协同创新网络,加速新材料从发现到应用的全过程。材料基因组计划的核心理念,是通过计算、数据和实验"三位一体"的方式,变革传统的主要基于经验和实验的"试错法"材料研发模式,把发现、开发、生产和应用新材料的速度提高到目前的两倍。它旨在建立一个新的以计算模拟和理论预测优先、实验验证在后的新材料研发文化,从而取代现有的以经验和实验为主的材料研发的模式。03  CP2K-从头计算和分子动力学专题：长期以来,新材料一直是推动材料应用和技术发展的主要因素。在过去的十几年中,该领域的基础知识和技术应用中的许多进步都与意外发现具有新颖和理想性能的新材料有关。这些材料中的很多已经从作为基础研究兴趣的对象转变为实际应用的对象。然而,新材料的复杂性为实验科学的实现带来了困难,很多过程难以捕获,限制了材料的理性设计。随着计算机功能的增强和新计算方法的发展,可以使用理论计算方法来揭示这些材料结构与属性的关系,以探索性能卓越的新型材料。第一性原理作为一种不依赖经验参数的定量分析方法，能够大幅度缩减材料从设计到工程化应用的周期及成本。而CP2K是著名的开源第一性原理材料计算和模拟软件, 是运行最快的开源第一性原理材料计算和模拟软件, 可研究上千个原子的大体系，广泛用于固体、液体、分子、周期、材料、晶体和生物系统的模拟。对各种研究具有重要的推动作用，加速新材料的设计和研发。培训背景     由于国内机器学习材料、材料基因组与CP2K研究发展缓慢，学习平台文献资料较少，培训学习迫在眉睫。应广大科研人员要求，本单位经过数月调研，决定联合专家举办“机器学习（ML）在材料领域应用+材料基因组+CP2K：从头计算和分子动力学”的专题线上培训班，本单位已经举办多期培训，参会人员达上千余人，对于培训安排和培训质量学员一致评价极高 ，我们也是国内从事机器学习（ML）材料领域应用、材料基因组与CP2K的专业培训单位，培训请一定要认准我们！培训对象      全国各大高校、企业、科研院所从事方向为纳米材料、化学化工、计算化学、量子化学、金属合金、非晶新材料、二维材料、钙钛矿、氧化物材料、半导体材料、环境材料、燃烧电池、锂电池、生物材料、聚合物复合材料、能源材料、光电材料、增材制造、催化、亚稳材料、储能材料、催化剂、环境科学、凝聚态物理、电催化材料计算、光伏材料、材料基、高分子材料、数据库、道路工程、传递现象与分离工程、机电工程、光热CO2还原、化学转化膜、碳减排、污泥材料、复合板制备、合金、伪装隐身、环境材料、电解质、铁电压电、磁性材料、高分子复合材料、天然气水合物、除湿/防冻/吸收溶液、分析化学、超材料设计、数值模拟、可降解金属材料、特种陶瓷、湿法冶金、集成计算材料设计、铝镁合金、光纤生化传感、纺织材料、光学工程、催化杀菌、金属材料成型等研究的科研人员及机器学习人工智能算法爱好者培训专家主讲老师来自国内高校孙老师授课，老师擅长利用量子化学方法和机器学习方法预测设计并研究新型能源材料、锂离子电池的电极材料，燃料电池催化剂以及燃料电池体系的整体设计，已在Energy & Materals,Journal of Physical Chemistry Letters, Journal Physical Chemistry C，等权威期刊上发表SCI检索论文近40余篇。1课程一：机器学习（ML）在材料领域应用专题第一天机器学习在材料与化学常见的方法理论内容1.机器学习概述2.材料与化学中的常见机器学习方法3.应用前沿实操内容Python基础1.开发环境搭建2.变量和数据类型3.列表4.if语句5.字典6.For和while循环实操内容Python基础（续）1.函数2.类和对象3.模块Python科学数据处理1.NumPy2.Pandas       3.Matplotlib第二天机器学习材料与化学应用理论内容1.线性回归1.1 线性回归的原理1.2 线性回归的应用2. 逻辑回归2.1原理2.2 使用方法3. K近邻方法（KNN）3.1  KNN分类原理3.2  KNN分类应用4. 神经网络方法的原理4.1 神经网络原理4.2神经网络分类4.3神经网络回归实操内容1.线性回归方法的实现与初步应用（包括L1和L2正则项的使用方法）2.逻辑回归的实现与初步应用3.KNN方法的实现与初步应用4.神经网络实现项目实操1.利用线性回归方法预测合金性能2.利用KNN方法对MOF材料分类这两个实操项目同时穿插讲解如下内容1. 机器学习材料与化学应用的典型步骤  1.1 数据采集和清洗  1.2 特征选择和模型选择  1.3 模型训练和测试         1.4 模型性能评估和优化第三天1. 用随机森林方法预测大孔材料对CO２吸附2.用决策树判断半导体材料类型理论内容1．决策树1.1决策树的原理1.2决策树分类2．集成学习方法2.1集成学习原理2.2随机森林2.3Bosting方法      3.朴素贝叶斯概率3.1原理解析3.2 模型应用  4.  支持向量机4.1分类原理4.2核函数实操内容1.决策树的实现和应用2.随机森林的实现和应用3.朴素贝叶斯的实现和应用4.支持向量机的实现和应用项目实操1.用随机森林方法预测大孔材料对CO２吸附量2.用决策树判断半导体材料类型这两个实操项目同时穿插讲解如下内容1.模型性能的评估方法  1.1 交叉验证：评估估计器的性能  1.2 分类性能评估  1.3 回归性能评估第四天利用聚类方法对材料分类及可视化理论内容1. 无监督学习1.1 什么是无监督学习1.2 无监督算法——聚类1.3 无监督算法——降维2. 材料与化学数据的特征工程2.1分子结构表示2.2 独热编码3. 数据库3.1.材料数据库介绍3.2.Pymatgen介绍   实操内容：         Pymatgen和material project实操   项目实操：        1. 利用支持向量机预测无机钙钛矿材料性能        2. 利用神经网络预测电化学催化剂的催化性能第五天1.向量机预测无机钙钛矿材料性能2.神经网络预测电化学催化剂的催化性能项目实操：       1. 分子结构的表示与特征提取       2. 聚类、降维等无监督学习方法应用于分子特征处理   项目实操       1. 利用机器学习方法预测有机无机杂化钙钛矿材料性能       2. CO2电化学还原催化剂性能预测的综合实训第六天1.机器学习方法预测半导体材料物理性质2.多种机器学习方法综合预测    项目实操：      １. 逻辑回归预测钙钛矿性质       2. 基于分子特征的无监督学习综合应用   项目实操：       1. 利用多种机器学习方法对氧化物材料性质的综合预测       2. 利用多种机器学习方法对材料类型多分类的综合预测02课程二：材料基因组专题第一天Python讲解与实操    理论内容：      1.材料基因组概述      2.材料基因组的基本方法      3.材料数据库material project, OPMD, AFLOW   实操内容 ：    Python基础      1.开发环境搭建      2.变量和数据类型      3.列表      4.if语句      5.字典      6.For和while循环   实操内容 ：    Python基础（续）      1.函数      2.类和对象      3.模块      4.Python科学数据处理      5.NumPy      6.Pandas      7.Matplotlib第二天材料基因组与数据库   实操内容：      1. Scikit-learn机器学习操作入门（约1小时）      2. AFLOW数据库       2.1 AFLOW数据库功能练习       2.2. AFLOW数据库的数据获取   实操内容 ：      1. OQMD数据库       1.1 OQMD数据库功能练习       1.2 OQMD数据库的数据获取      2. material project数据库       2.1 Pymatgen练习       2.2 Pymatgen获取material project材料数据第三天结构数据驱动的高通量计算   实操和演示内容：    基于结构数据驱动的高通量计算：      1. pymatgen大批量结构获取      2. 基于pymatgen的计算文件生成      3. 大批量计算结果的获取与统计   实操内容：    案例一：基于数据驱动的功能材料开发（合金材料）      1. 背景介绍      2. 数据获取      3. 构建特征      4. 机器学习      5. 讨论与评测    穿插常见机器学习算法的介绍第四天基于数据驱动的多个功能材料开发案例实操   案例二：基于数据驱动的功能材料开发（半导体材料）      1. 背景介绍      2. 数据获取      3. 构建特征      4. 机器学习      5. 讨论与评测    穿插材料特征工程的介绍   案例三：基于数据驱动的功能材料开发（钙钛矿材料）      1. 背景介绍      2. 数据获取      3. 构建特征      4. 机器学习      5. 讨论与评测03课程三：CP2K：从头计算和分子动力学专题第一天CP2K与量子力学   理论内容        1. CP2K框架        2. DFT（密度泛函理论）基础        3. CP2K的核心：GAPW（Gaussian-augmented plane wave approach）介绍        4. CP2K的input   QM（量子力学）计算实操内容-1        1. 基组文件和势场文件选取        2. 分子体系单点能计算        3. 分子结构优化        4. 分子结构和电子结构的可视化    理论内容        1.分子动力学模拟介绍        2.周期性边界条件        3.MD模拟系综        4.势函数   MM（分子力学）计算实操内容-1        1. 溶剂体系的构造与可视化        2.  L-J势场的参数设置        3. 利用L-J势场对溶剂体系的模拟        4. 分子动力学模拟分析（径向分布函数RDF，均方位移MSD，模拟退火…）第二天量子力学实操   理论内容        1. 周期性体系        2. 平面波与倒空间        3. DOS（态密度）知识基础        4. 能带知识基础   QM（量子力学）计算实操内容-2　    1. 晶体结构的获取与可视化        2. 晶体结构的单点能和结构优化        3. ＤＯＳ计算和分析        4. 能带计算和分析   理论内容    CP2K、GROMACS和力场类型介绍    MM（分子力学）计算实操内容-2：        1. CP2K、GROMACS计算MD详解        2.热浴、退火计算与分析        3.VMD可视化轨迹与分析        4.Gromacs对轨迹进行后处理分析        5.自由能势能面的模拟第三天量子力学实操   理论内容        1. 晶体表面和晶面指数        2. 过渡态理论介绍   QM（量子力学）计算实操内容-3        1. 晶体表面的构造与可视化        2. 晶体表面的结构优化        3. 晶体表面的分子吸附与成键状态分析        4. NEB方法计算离子迁移路径   理论内容        1. AIMD（从头计算分子动力学）的基本知识和应用        2. 自由能势能面介绍   AIMD（从头计算分子动力学）计算实操内容        1.Cu颗粒熔化过程的MD模拟        2.Cu颗粒在CO2中结构演变的MD模拟        3.催化剂作用下N2分解的二维自由能曲面计算第四天QM+MM   理论内容    元动力学（metadynamics）介绍    QM（量子力学）计算实操内容-4        1. metadynamics方法的关键参数设置        2. metadynamics方法计算分子解离过程        3. 锂离子电池电极材料锂离子迁移过渡态的计算   理论内容        1.QM/MM理论介绍        2.QM/MM在不同体系的应用   QM/MM计算实操内容-2        1. 一般的溶剂化蛋白的处理流程        2. 蛋白晶体的准备        3. 结构的能量最小化        4. 对体系的预平衡        5. 无限制的分子动力学模拟        6. RMSD、RMSF、能量变化及蛋白的回旋半径分析第五天QM+AIMD   理论内容        1. TDDFT计算激发态的介绍        2. 振动熵和零点能的计算   QM（量子力学）计算实操内容-5        1. 分子激发态的计算和结果分析        2. 电化学催化ORR（氧还原反应）过程的计算矫正和台阶图绘制   理论内容        1.不同体系下AIMD建模        2. CP2K电子结构与MD   文献案例分析 实操内容        1.AIMD研究Au/TiO2对CO的催化机理        2.利用DFT和AIMD研究N5H对CO2的催化机理授课时间机器学习（ML）在材料领域应用培训时间 012023.03.11-2023.03.12  全天授课（上午 9.00-11.30 下午 13.30-17.00）2023.03.14-2023.03.17  晚上授课（晚上 19.00-22.00）2023.03.18-2023.03.19  全天授课（上午 9.00-11.30 下午 13.30-17.00）材料基因组培训时间022023.03.18-2023.03.19 全天授课  (上午 09.00-11.30 下午 13.30-17.00)2023.03.25-2023.03.26 全天授课  (上午 09.00-11.30 下午 13.30-17.00)CP2K:从头计算和分子动力学专题时间03   2023.03.21-2023.03.24 晚上授课(晚上19.00-22.00)   2023.03.27-2023.03.28 晚上授课(晚上19.00-22.00)   2023.04.01-2023.04.02 全天授课(上午09.00-11.30 下午13.30-17.00)（腾讯会议直播上课 线上实操，提供录像回放  录像永久观看）报名费用报名费用可开具正规报销发票及提供相关缴费证明、邀请函可提前开具报销发票、文件用于报销公费价：每人每班￥4680 元 （含报名费、培训费、资料费） 自费价：每人每班￥4380 元 （含报名费、培训费、资料费） 优惠优惠1：两班同报：9080元 （原价9360元）优惠2：同时报名三个班12880元 (原价14040元)优惠3：同时报名四人：16880元（免费赠送两个班学习名额）（仅限本次课程）优惠4：报名两个课程免费赠送一个班学习名额（仅限本次课程）优惠5：提前报名缴费学员+转发到朋友圈或者到学术交流群可享受每人每班200元优惠（仅限前15名）证书：参加培训并通过考试的学员，可以申请获得工业和信息化部工业文化发展中心颁发的“工业强国建设素质素养提升尚工行动”岗位能力适应评测证书。该证书可在中心官网查询，可作为能力评价，考核和任职的重要依据。评测证书查询网址：www.miit-icdc.org（自愿申请，须另行缴纳考试费500元/人）培训福利利 报名缴费成功后赠送机器学习（ML) 在材料领域的应用或者材料基因组课程视频和课件（根据所报班型提供相应学习视频），参加本次课程的学员可免费再参加一次本单位后期组织的“机器学习（ML）在材料领域应用+材料基因组+CP2K：从头计算和分子动力学”相同的专题培训班（任意一期都可以）。课后学习完毕提供全程录像视频回放，发送全部课件资料及数据PPT，长期答疑，微信解疑群永不解散授课课方利式  通过腾讯会议线上直播，理论+实操的授课模式，老师手把手带着操作，从零基础开始讲解，400余页电子PPT和教程+预习视频开课前一周提前发送给学员，所有培训使用软件都会发送给学员，有什么疑问采取开麦共享屏幕和微信群解疑，学员和老师交流、学员与学员交流，培训完毕后老师长期解疑，培训群不解散，往期培训学员对于培训质量和授课方式一致评价极高    往期培训学员对于培训质量和授课方式一致评价极高 往期参会单位有来自常州大学、电子科技大学、中国科学院大学、新疆工程学院、重庆医科大学、西安石油大学、北京交通大学、中国石油大学（北京）、江苏师范大学、哈尔滨理工大学、东北林业大学、暨南大学、南昌航空大学、浙江大学、青岛大学、山东科技大学、厦门大学、哈尔滨工业大学（深圳）、汕头大学、东北大学、北京航空航天大学、陆军工程大学、天津大学、南阳师范学院、香港大学、温州大学、江苏大学、燕山大学、东华理工大学、武汉工程大学、新疆大学、太原理工大学、华北电力大学、四川大学、广州大学、重庆大学、材料科学姑苏实验室、深圳大学、北京化工大学、燕山大学、西南石油大学、香港科技大学（广州）、厦门大学、东北大学、北京理工大学、南京航空航天大学、中国科学院青岛生物能源与过程研究所、香港城市大学、西安科技大学、厦门理工学院、中国科学院上海硅酸盐研究所、西湖大学中国核动力研究设计院、有研工程技术研究院有限公司、中南大学、福州大学、东风汽车集团股份有限公司乘用车公司、中国科学院金属研究所、贵州大学、上海大策资产管理有限公司、交通运输部公路科学研究所、贝卡尔特（中国）技术研发有限公司、云南大学、哈尔滨工业大学、西安电子科技大学、郑州大学、中国农业大学、滑铁卢大学、重庆理工大学、北京机科国创轻量化科学研究院、中国科学院深圳先进技术研究院、中原工学院、清华大学、中国科学院兰州化学物理研究所、University of Maryland、北京工业大学、安徽财经大学、中国科学与技术大学、商丘师范学院、宝理工程塑料贸易有限公司、中材科技股份有限公司、湖南工商大学、武汉大学、安庆师范大学、广东省科学院生态环境与土壤研究所、南昌航空大学、泉州师范学院、华中科技大学、南京大学、南京工业大学、吉林大学、深圳职业技术学院、西北工业大学、华东师范大学、山东大学、中国科学院空间应用工程与技术中心、中国科学技术大学、嘉兴学院、陕西师范大学、中国科学院上海硅酸盐研究所 、北京石油化工学院、重庆第二师范学院、武汉光钜、上海锦湖日丽塑料有限公司、首都医科大学宣武医院、沈阳工业大学、北京工商大学、中国科学院化学研究所、中创新航技术研究院（江苏）有限公司、中国科学院国家纳米科学中心、KAUSTuniversity、长春应用化学研究所、诺贝丽斯（中国）铝制品有限公司上海分公司、钢铁研究总院、万华化学集团股份有限公、四川奥林涂料工业有限公司、深圳市祥龙琪瑞科技有限公司、隆基乐叶光伏科技（西咸新区）有限公司、Imperial College London、中国航空制造技术研究院、苏州华碧微科检测技术有限公司、MIT、南开大学、防化研究院、中国科学院工程热物理研究所、广东工业大学、陆军装甲兵学院、南方科技大学、上海交通大学、国防科技大学、西安交通大学、中国科学院长春应用化学研究所、卢森堡大学、中国科学院力学研究所、东南大学、宁波大学、厦门工学院、昆明理工大学、Vanderbilt University、之江实验室、上海理工大学；、浙江生材新技术有限公司、中北大学、安徽工程大学、深圳华大生命科学研究院、深圳市宇阳科技发展有限公司、上海大学、中国人民解放军火箭军工程大学、井冈山大学、中国科学院赣江创新研究院、University of Stavanger、东莞市佳仕达冶金材料有限公司、同济大学、西南大学、中国工程物理研究院化工材料研究所、The University of Queensland、澳大利亚昆士兰大学、中石化（大连）石油化工研究院有限公司、重庆交通大学、北京环境特性研究所、中国科学院海西研究院、香港城市大学深圳福田研究院、天津理工大学等单位，感谢对我们培训的认可！还有许多因为时间冲突没法参加。这次，我们诚挚邀请您来参加！报名咨询方式（请二维码扫描下方微信）·联系人：江老师微信/电话：13017692038QQ：2929430477引用往期参会学员的一句话：真的是脚踏实地的同时  也需要偶尔仰望星空非常感谢各位对我们培训的认可！  祝愿各位心想事成！