恭喜北京市化工职业病防治院刘风阳获国家专利权
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龙图腾网恭喜北京市化工职业病防治院申请的专利一种用于生成氢燃料汽车储氢的金属-有机框架的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN113191011B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202110532858.2,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种用于生成氢燃料汽车储氢的金属-有机框架的方法是由刘风阳设计研发完成,并于2021-05-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种用于生成氢燃料汽车储氢的金属-有机框架的方法在说明书摘要公布了:本方法涉及一种生成氢燃料汽车储氢的金属‑有机框架MOF算法。将MOF结构看作是由金属簇、有机连接基和拓扑网络组成。算法主要有蒙特卡洛树搜索MCTS构成,共分为4个阶段:选择、扩展、模拟和回溯。首先经过MCTS的选择、扩展阶段得到能够生成完整SMILES字符串的路径,再根据所选路径中的SMILES字符串,在模拟阶段使用改进的GRU作为策略网络对当前SMILES字符串的下一个字符进行预测,得到一个完整的SMILES字符串,即MOF的有机连接基,随后在Zeo++中使用金属簇、拓扑网络和有机连接基构建MOF,再利用RASPA来模拟构建出的MOF的氢气吸附量,该吸附量的值作为MCTS在生成有机连接基时所选择的路径的奖励值。最后,在MCTS的回溯阶段,将奖励值向后传播并更新上述路径中节点的信息。当MOF的氢气吸附量的最大值在7小时内保持不变,则认为在该输入下已经得到了氢气吸附性能最好的MOF。
本发明授权一种用于生成氢燃料汽车储氢的金属-有机框架的方法在权利要求书中公布了:1.一种生成氢燃料汽车储氢的金属-有机框架方法,其特征在于,所述方法包括: 经过MCTS的选择、扩展阶段得到生成完整SMILES字符串的路径,再根据所选路径中的SMILES字符串,在模拟阶段使用改进GRU作为策略网络对当前SMILES字符串的下一个字符进行预测,模拟结束将得到一个完整的SMILES字符串,即MOF的有机连接基;随后,在Zeo++中使用金属簇、拓扑网络、有机连接基来构建MOF,再利用RASPA来模拟构建的MOF的氢气吸附量,该吸附量的值作为MCTS在生成有机连接基时所选择的路径的奖励值;最后在MCTS的回溯阶段,将奖励值向后传播并更新路径中节点的信息;具体包括以下步骤: A.选择:从根节点开始,利用特定的评估准则从当前节点中选择最优的子节点,并且重复此过程,直到选择出一个最优的叶子节点,即选择出了最具搜索潜力的路径,这里选用的评估方式为经典的UCB函数,如公式一所示: 公式一; 其中,表示节点i的累计价值,是节点i的累计访问次数,N是节点i的父节点的累计访问次数,C是一个系数,用来调整加号前后两部分在整体公式中的比重,本方法将其设置为1; B.扩展:扩展阶段是将一个或多个节点作为选择阶段选择出的最优节点的子节点添加到搜索树中; C.模拟:基于目前搜索树中的SMILES字符串,将训练后的改进GRU作为策略网络,递归使用该策略网络预测当前SMILES字符串的下一个字符,直到生成字符“\n”或者SMILES字符串长度达到限制为止,所述字符串的最大长度为81;为了增大GRU的收敛速度,本方法采用的激活函数如公式二所示: 公式二; 模拟完成后,将得到一个完整的SMILES字符串;为了评估生成该字符串所选路径的优劣,即该字符串对应的有机连接基构建的MOF的氢气吸附量的大小,先利用RDKit检查SMILES字符串的有效性,再将其转换为3D坐标下的有机分子,得到有机连接基的原子坐标;随后结合金属节点、拓扑网络、有机连接基在开源软件Zeo++中构建MOF;最后通过在开源软件RASPA中使用巨正则蒙特卡洛模拟评估得到MOF的氢气吸附量;在RASPA中,本方法设定的温度为298K,压强为100bar; D.回溯:对MOF进行吸附模拟后,将得到的氢气吸附量作为评估生成SMILES字符串所选路径的优劣;如果生成的SMILES字符串对应的有机连接基结合金属节点、拓扑网络未构建成MOF,则将其值设定为0;不断向上回溯直到到达根节点,回溯路径上的节点都会更新其Q值和N值; MCTS根据得到的氢气吸附量的大小去学习下一次如何选择更好的路径,即通过该路径得到完整的SMILES字符串后,其对应的有机连接基构成的MOF氢气吸附量更大;当MOF的氢气吸附量最大值在7小时内保持不变时,认为在SMILES字符串输入下得到了氢气吸附性能的MOF,算法终止完成。
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