大規模原子モデルと大規模言語モデルのエージェント連携による材料探索の加速

arXiv cs.LG / 2026/4/28

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要点

  • 本論文は、従来の予測/生成モデルが単独で動作するのではなく、材料探索の一連のワークフローを自律的に統合するためのエージェント型フレームワーク「ElementsClaw」を提案しています。
  • ElementsClawは、原子スケールの数値計算に特化した複数のLAMツールを人の要求に応じて動的にオーケストレーションし、高レベルのセマンティック推論にはLLMを活用します。
  • 超伝導体の領域では、このシステムが実験的合成を導き、Zr3ScRe8(転移温度6.8 K)やHfZrRe4(6.7 K)を含む4つの新規超伝導体を創出したと報告されています。
  • 大規模スクリーニングでは、ElementsClawが28GPU時間で2.4百万超の安定結晶を評価し、6.8万件の高信頼な超伝導候補を抽出して、超伝導探索空間を大きく拡張しました。
  • 著者らは、エージェント型オーケストレーションと物理的整合性の高い原子モデリングを組み合わせることで、材料探索を大幅に加速できると主張しています。

Abstract

The discovery of novel materials is critical for global energy and quantum technology transitions. While deep learning has fundamentally reshaped this landscape, existing predictive or generative models typically operate in isolation, lacking the autonomous orchestration required to execute the full discovery process. Here we present ElementsClaw, an agentic framework for materials discovery that synergizes Large Atomic Models (LAMs) with Large Language Models (LLMs). In response to varied human requirements, ElementsClaw dynamically orchestrates a suite of LAM tools finetuned from our proposed model Elements for atomic-scale numerical computation, while leveraging LLMs for high-level semantic reasoning. This shift moves AI-driven materials science from isolated processes toward integrated and human interactive discovery. In the demanding domain of superconductors, our agentic system guides the experimental synthesis of four new superconductors, including Zr3ScRe8 with a transition temperature of 6.8 K and HfZrRe4 at 6.7 K. At scale, ElementsClaw screens more than 2.4 million stable crystals within only 28 GPU hours, identifying 68,000 high-confidence superconducting candidates and vastly expanding the known superconducting space. These results demonstrate how our agent accelerates materials discovery with high physical fidelity.