应用目标分解策略求解黄金原子团簇稳态结构

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关于求解原子团簇稳态结构的问题是当今物理学和化学领域出现的具有实际意义的NP难度问题。对于NP难度问题的求解,仍然没有找到求解该类问题的通用精确算法,因此研究具体NP问题的近似求解算法成为当前该方向研究的热点。目前团簇的诸多性质都依赖于其稳态结构,而应用当前的仪器和手段来测定原子团簇实际结构有困难,对此,学者们提出了原子势能模型,并将团簇结构合理抽象和简化,转化为数学模型,试图利用计算对原子团簇稳态结构进行研究。  势能模型可以应用Lennard-Jones势能模型求解黄金原子团簇稳态结构,把该问题抽象简化成数学问题,然后寻找贴切的物理现象,利用梯度下降法求解。由于使用一般的梯度下降法求解效果并不理想,因此提出几点改进策略如下:首先优化团簇的初始格局的选取,使得计算可以少走弯路;其次为了克服梯度下降法求解该问题时遇到的效率低下、“抖动”等问题,采用优化步长、重新定义一次迭代、遴选局部最优格局等策略,使得改进后的梯度下降法更加适用于该问题的求解;最后结合人类社会长期实践经验和前人的研究经验提出了四种有效的拟人跳坑策略。  将改进的梯度下降法与与拟人跳坑策略结合结合可以很好地解决黄金原子团簇稳态结构的求解问题。通过计算机试验,并与当前世界上已公布最优结果比较,试验结果表明实验表明针对原子团簇结构预测问题的目标分解策略是可行并且有效的。
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