Nat. Commun.:貝葉斯深度學習對晶體結構進行穩(wěn)健識別和探索性分析 2023年10月12日 下午10:16 ? 頭條, 干貨, 頂刊 ? 閱讀 15 識別給定材料的晶體結構對于理解和預測其物理特性很重要。由于其識別復雜模式的能力,神經網絡(NN)可以推動材料科學數(shù)據(jù)分析的范式轉變。 在此,德國馬克斯普朗克學會弗里茨哈伯研究所Andreas Leitherer等人通過貝葉斯深度學習來實現(xiàn)一個靈活、穩(wěn)健且與閾值無關的晶體分類模型(稱之為 ARISE)。這種方法從計算和實驗中正確分類了一組全面多樣的晶體結構,包括單晶和多晶系統(tǒng)(通過跨步模式匹配(SPM))。 只需給定一個未知結構,網絡便以自動方式在108 個可能的類別中分配最相似的原型(并量化相似性),這對于受過訓練的材料科學家來說也是一項非常復雜的任務,特別是復雜有缺陷的3D結構。ARISE僅接受理想結構的訓練,并在掃描透射電子顯微鏡(STEM)和原子電子斷層掃描(AET)實驗中正確識別晶體結構,因此展示了強大的泛化能力。 圖1. 合成多晶結構的結構相似性分析 此外,貝葉斯深度學習模型的概率性質允許獲得原則性的不確定性估計,作者發(fā)現(xiàn)其與電子斷層掃描實驗中金屬納米粒子的結晶順序相關。將無監(jiān)督學習應用于內部NN模型揭示了晶界和(不明顯的)結構區(qū)域共享易于解釋的幾何特性,這說明了如何結合監(jiān)督和無監(jiān)督機器學習來發(fā)現(xiàn)材料科學數(shù)據(jù)中的隱藏模式。 由于 ARISE不僅限于預測空間群,因此可以解決空間群不表征晶體結構的系統(tǒng)(如碳納米管),也可以考慮更復雜的系統(tǒng),例如準晶體、周期或編織結構。事實上,ARISE可以應用于任何提供化學物種標記的笛卡爾坐標數(shù)據(jù)。這項工作使迄今為止對來自計算或實驗的雜亂原子結構數(shù)據(jù)的分析成為可能。 圖2. 通過ARISE和SPM分析HAADF和HRTEM圖像 Robust recognition and exploratory analysis of crystal structures via Bayesian deep learning, Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-26511-5 原創(chuàng)文章,作者:科研小搬磚,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/12/b3debf7e76/ 電池 贊 (0) 0 生成海報 相關推薦 中科大路軍嶺,最新Angew! 2024年5月29日 香港理工郝建華教授團隊,最新Nature子刊! 2023年11月14日 一作+通訊Science,找到金屬疲勞的根源,并實現(xiàn)預測! 2022年9月2日 電池頂刊集錦:侴術雷、楊勇、康飛宇、晏成林、張躍鋼、張一衛(wèi)、Arumugam等最新成果 2023年10月25日 孫振華/張冬/岳惠娟CEJ:導電Fe2N/N-rGO促進寬溫鋰硫電池的電化學氧化還原反應 2023年10月25日 上硅所劉建軍ACS Energy Lett.:預測富鋰層狀氧化物化合物作為高導電性的穩(wěn)定固體電解質 2023年10月15日