0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

机器学习在各领域的广泛应用以及促生其在材料领域的应用

ExMh_zhishexues 来源:知社学术圈 作者:知社学术圈 2021-04-12 10:19 次阅读

机器学习的在各领域的广泛应用也促生其在材料领域的应用。它提供了一种革命性的工具,即能从高维数据中发现数据间的规律。有助于减少计算量从而加速对新材料的探索。对于复杂的数据集,如晶体化合物的数据集,一个至关重要的问题是如何从化学视角为晶体结构构建低维特征。糟糕的特征无法减低数据的复杂性或无法提取晶体的关键信息从而导致巨大的预测误差。为了满足覆盖绝大多数晶体结构和组成,特征需要满足旋转、平移和尺度不变性。因此完整、精确地数字化描述晶体材料是一项具有挑战性的任务。

来自北京大学深圳研究生院新材料学院的潘锋教授和密歇根州立大学数学系的魏国卫教授等提出,原子特殊的持续同调(ASPH)可作为机器学习预测材料形成能的特征,取得了较好的预测效果。不同于传统拓扑的高级抽象,ASPH能将多尺度几何信息嵌入拓扑不变量中,能有效地提取几何空间中的独立元件、环、空腔等独特特征。

更具体来说,独立元件由化学键彼此连接,而环和空腔则为多体相互作用。这一发现证明了代数拓扑理论在研究晶体材料中可发挥重要作用。值得注意的是,相比于暨往方法,ASPH对晶体材料形成能的模拟计算有更准确的预测能力,它的适用性可扩展到所有空间群和绝大多数元素。这不仅提供了一种新型的晶体结构描述方法,而且有助于利用计算机辅助设计和新材料发现。

该文近期发表于npj Computational Materials7:28(2021),英文标题与摘要如下,。

c8e97e6c-9ab7-11eb-8b86-12bb97331649.jpg

Topological representations of crystalline compounds for the machine-learning prediction of materials properties

Yi Jiang, Dong Chen, Xin Chen, Tangyi Li, Guo-Wei Wei & Feng Pan

Accurate theoretical predictions of desired properties of materials play an important role in materials research and development. Machine learning (ML) can accelerate the materials design by building a model from input data. For complex datasets, such as those of crystalline compounds, a vital issue is how to construct low-dimensional representations for input crystal structures with chemical insights.

In this work, we introduce an algebraic topology-based method, called atom-specific persistent homology (ASPH), as a unique representation of crystal structures. The ASPH can capture both pairwise and many-body interactions and reveal the topology-property relationship of a group of atoms at various scales.

Combined with composition-based attributes, ASPH-based ML model provides a highly accurate prediction of the formation energy calculated by density functional theory (DFT). After training with more than 30,000 different structure types and compositions, our model achieves a mean absolute error of 61 meV/atom in cross-validation, which outperforms previous work such as Voronoi tessellations and Coulomb matrix method using the same ML algorithm and datasets.

Our results indicate that the proposed topology-based method provides a powerful computational tool for predicting materials properties compared to previous works.

图1:以BaTiO3为例,构建晶体拓扑特征的过程

编辑:jq

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 晶体
    +关注

    关注

    2

    文章

    1351

    浏览量

    35418
  • 拓扑
    +关注

    关注

    4

    文章

    341

    浏览量

    29590
  • 机器学习
    +关注

    关注

    66

    文章

    8406

    浏览量

    132565

原文标题:npj: ML材料性能预测—代数拓扑表达晶体结构

文章出处:【微信号:zhishexueshuquan,微信公众号:知社学术圈】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    zeta机器学习中的应用 zeta的优缺点分析

    探讨ZETA机器学习中的应用以及ZETA的优缺点时,需要明确的是,ZETA一词不同
    的头像 发表于 12-20 09:11 183次阅读

    气体传感器模块应急救援领域广泛应用与未来展望

    能力和强大的气体监测功能,成为应急救援工作中不可或缺的重要工具。 气体传感器应急救援领域的应用范围十分广泛,从预防阶段到响应阶段,再到恢复阶段,都发挥着举足轻重的作用。预防阶段,通
    的头像 发表于 11-18 10:03 259次阅读
    气体传感器模块<b class='flag-5'>在</b>应急救援<b class='flag-5'>领域</b>的<b class='flag-5'>广泛应用</b>与未来展望

    鲁棒性机器学习中的重要性

    机器学习领域,模型的鲁棒性是指模型面对输入数据的扰动、异常值、噪声或对抗性攻击时,仍能保持性能的能力。随着人工智能技术的快速发展,
    的头像 发表于 11-11 10:19 327次阅读

    FPGA图像处理领域的优势有哪些?

    高的应用领域,FPGA是图像处理的理想选择。 综上所述,FPGA图像处理领域具有并行处理能力强、灵活性高、开发周期短、能耗低、可重配置性、支持多种接口以及实时流水线运算等优势。这些优
    发表于 10-09 14:36

    IP宿主信息不同领域广泛应用

    广泛应用。 什么是IP宿主信息? IP宿主信息是指与特定IP地址相关联的详细数据集合。通过网络技术手段,对特定IP地址进行深度解析后获得的一系列相关信息。提供邮政编码、经纬度等信息的基础上为用户提供更加详细的信息,如行业类型、商圈地址、
    的头像 发表于 09-06 09:49 323次阅读

    光耦的应用领域

    由感光材料和光源构成,是一种光电转换器件。它具有光电隔离、低功耗等特点,广泛应用于各种智能系统中。智能领域,一般的光耦合器都具备以下特性: 高灵敏度:通常采用光学方法制成,具有极高的
    发表于 08-26 16:59

    射频技术无线通信领域的应用

    射频技术(Radio Frequency Technology,简称RF)无线通信领域中扮演着至关重要的角色,应用范围广泛且深入,涵盖了从基础通信服务到高端技术应用的多个方面。以下
    的头像 发表于 08-13 14:03 1979次阅读

    FPGA自动驾驶领域有哪些应用?

    FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)自动驾驶领域具有广泛的应用,高性能、可配置性、低功耗和低延迟等特点为自动驾驶的实现提供了强有
    发表于 07-29 17:09

    FPGA人工智能中的应用有哪些?

    FPGA(现场可编程门阵列)人工智能领域的应用非常广泛,主要体现在以下几个方面: 一、深度学习加速 训练和推理过程加速:FPGA可以用来加速深度
    发表于 07-29 17:05

    CNN多个领域中的应用

    ,通过多层次的非线性变换,能够捕捉到数据中的隐藏特征;而卷积神经网络(CNN),作为神经网络的一种特殊形式,更是图像识别、视频处理等领域展现出了卓越的性能。本文旨在深入探究深度学习、神经网络与卷积神经网络的基本原理、结构特点及
    的头像 发表于 07-08 10:44 1906次阅读

    镍芯铁氧体:磁性能卓越与广泛应用的新材料

    镍芯铁氧体,一种由镍、铁和其他金属氧化物组成的磁性材料,近年来电子设备领域引起了广泛关注。独特的磁性能和
    的头像 发表于 04-23 09:17 689次阅读

    GNSS模块不同的领域运用范围

    全球导航卫星系统(GNSS)模块各个领域都有广泛的应用,高精度的定位和导航能力使其成为多种行业的关键技术。以下是GNSS模块不同
    的头像 发表于 02-01 14:11 847次阅读

    红外热成像设备机器领域的应用

    红外热成像设备是一种机器人技术中广泛应用的先进技术。通过利用红外辐射来检测和测量物体的热分布,红外热成像设备为机器人提供了关键的环境感知和目标识别能力。本文将详细介绍红外热成像设备
    的头像 发表于 01-11 17:46 882次阅读
    红外热成像设备<b class='flag-5'>在</b><b class='flag-5'>机器</b>人<b class='flag-5'>领域</b>的应用

    机器领域的10项前沿技术

    柔性机器人技术是指采用柔韧性材料进行机器人的研发、设计和制造。柔性材料具有能在大范围内任意改变自身形状的特点,管道故障检查、医疗诊断、侦查
    发表于 01-04 11:45 394次阅读

    RFID物流、供应链管理、工业自动化等领域广泛应用

    随着物联网技术的不断发展,RFID(无线射频识别)技术作为一种自动识别和跟踪技术,物流、供应链管理、工业自动化等领域得到了广泛应用。本文将介绍RFID解决方案及其应用场景。
    的头像 发表于 01-03 15:45 673次阅读
    RFID<b class='flag-5'>在</b>物流、供应链管理、工业自动化等<b class='flag-5'>领域</b>的<b class='flag-5'>广泛应用</b>