Классификация фазовых состояний модели Изинга с помощью графовой нейронной сети
П. А. Овчинников, З. А. Московченко, М. Э. Цуранова, К. С. Солдатов
Институт наукоемких технологий и передовых материалов, Дальневосточный федеральный университет,
690922 Владивосток, Россия
Институт прикладной математики, Дальневосточное отделение РАН, 690041 Владивосток, Россия
Abstract
Разработан подход на основе графовой нейронной сети для
распознавания фазовых состояний и оценки критической температуры
конечноразмерных систем в рамках модели Изинга. Преимуществом нового
подхода является явное задание геометрии решетки и структуры связей с
помощью графа. Это позволяет в единой постановке задачи передавать на
вход нейронной сети равновесные спиновые конфигурации решеток
различных пространственных размерностей и геометрий. Метод был применен
для семи различных решеток: двумерной квадратной, треугольной,
гексагональной и двумерной решетки Апамея, а также трехмерных - простой
кубической, объемноцентрированной и гранецентрированной кубической
решеток. Показано, что путем пересечения выхода нейронной сети с уровнем
1/2 извлекается значение критической температуры. Подача на вход
графовой нейронной сети малой выборки равновесных конфигураций позволяет
достичь средней абсолютной ошибки 9.7×10-3 относительно
референсного значения Tcref. Для решетки Апамея
проведен дополнительный скейлинговый анализ, результаты которого
показали, что нейросетевая оценка критической температуры согласуется с
точкой пересечения кривых кумулянта Биндера для систем различных
размеров.