הפרשנות של ספקטרום החומר יכול להיות מונחה נתונים באמצעות למידה מכונה

סדרת חינוך | פרק שני (יוני 2019).

Anonim

טכניקות ספקטרוסקופיה משמשים בדרך כלל במחקר חומרים כי הם מאפשרים זיהוי של חומרים מן התכונות הספקטרום הייחודי שלהם. תכונות אלה מתואמות עם תכונות חומר ספציפיות, כגון תצורות האטום שלהם מבנים האג"ח הכימי. שיטות ספקטרוסקופיה מודרנית אפשרו הדור המהיר של מספרים עצומים של ספקטרום החומר, אבל יש צורך לפרש ספקטרום אלה כדי לאסוף מידע רלוונטי על החומר הנחקר.

עם זאת, הפירוש של ספקטרום הוא לא תמיד משימה פשוטה דורש מומחיות רבה. כל ספקטרום מושווה למסד נתונים המכיל מאפיינים רבים של חומר ייחוס, אך תכונות חומר לא ידועות שאינן קיימות במסד הנתונים יכולות להיות בעייתיות, ולעתים קרובות יש לפרשן באמצעות סימולציות ספקטרליות וחישובים תיאורטיים. בנוסף לכך, העובדה שמכשירי ספקטרוסקופיה מודרניים יכולה ליצור עשרות אלפי ספקטרום מניסוי יחיד, מציבה עומס רב על שיטות פרשנות קונבנציונליות המונעות על ידי אדם, ולכן נדרשת גישה יותר מונחית נתונים.

השימוש בטכניקות ניתוח נתונים גדולות כבר מושך תשומת לב ביישומים מדע חומרים, חוקרים באוניברסיטת טוקיו המכון למדע תעשייתי הבין כי טכניקות כאלה ניתן להשתמש כדי לפרש מספר גדול בהרבה של ספקטרום מאשר גישות מסורתיות. "פיתחנו גישה מונחה נתונים המבוססת על טכניקות למידה מכונה באמצעות שילוב של שכבת אשכולות ושיטות עץ החלטה", קובע שיתוף המחבר המתאים Teruyasu Mizoguchi.

הצוות השתמש בחישובים תיאורטיים לבניית מאגר ספקטרלי שבו לכל ספקטרום היה התכתבות אחת על אחת עם המבנה האטומי שלו, שבו כל הספקטרום הכיל את אותם הפרמטרים. השימוש בשתי שיטות הלמידה של המכונות אפשרו את הפיתוח של שיטת פרשנות ספקטרלית ושיטת חיזוי ספקטרלית, המשמשת כאשר תצורת האטום של החומר ידועה.

השיטה יושמה בהצלחה על פרשנות של ספקטרה מורכבת משני ליבת אלקטרונים שיטות ספקטרוסקופיה אובדן, אובדן אנרגיה ליד קצה המבנה (ELNES) ו X-ray הקליטה ליד מבנה קצה (XANES), וגם שימש כדי לחזות את ספקטרלי תכונות כאשר המידע החומרי סופק. "הגישה שלנו יש פוטנציאל לספק מידע על חומר זה לא ניתן לקבוע באופן ידני יכול לחזות ספקטרום מן המידע הגיאומטרי של החומר לבד", אומר המחבר הראשי שין Kiyohara.

עם זאת, שיטת הלמידה המוצעת אינה מוגבלת לספקטרום ELNES / XANES וניתן להשתמש בה לנתח נתונים ספקטרליים במהירות ובדייקנות ללא צורך במומחיות המומחה. כתוצאה מכך, השיטה צפויה להיות רחב תחולת בתחומים מגוונים כמו עיצוב מוליכים למחצה, פיתוח הסוללה, וניתוח זרז.

menu
menu