西北大学的研究人员已经开发出一种新的框架使用机器学习,提高了原子间势的准确性——指导规则描述原子如何相互作用——新材料的设计。欧洲杯足球竞彩这些发现可能导致更准确的预测新材料传递热量,变形,失败在原子尺度欧洲杯足球竞彩。
设计新的纳米材料发展的一个重要方面是欧洲杯足球竞彩新一代设备用于电子、传感器、能量收集和存储,光探测器,和结构材料。设计这些材料,研究人员通过原子论欧洲杯足球竞彩的建模、创建原子间势计算方法,预测这些材料如何到占其属性在最小的水平。流程建立材料的原子间势——称为参数化要求重要的化学欧洲杯足球竞彩和物理直觉,导致不准确的预测新材料设计。
研究者的平台,最大限度地减少用户干预采用多目标遗传算法优化和统计分析技术,和屏幕有前途的原子间势和参数集。
“我们开发的计算算法为分析师提供一个方法来评估,避免传统的缺点,”霍雷肖埃斯皮诺萨说,詹姆斯·n和南希·j·法利教授在制造业和创业精神和机械工程教授(礼貌)生物医学工程和土木与环境工程,谁领导了这项研究。“他们也提供定制参数化的方法应用感兴趣的。”
这项研究结果发表在《学习“参数化的原子间势精确的大变形路径使用多目标遗传算法和统计分析:一个案例研究在二维材料”欧洲杯足球竞彩7月21日在自然杂志的合作伙伴——计算机材料欧洲杯足球竞彩。
徐张和黄平君阮,学生在西北工程理论和应用力学(TAM)研究生项目,是co-first这项研究的作者。其他合作者包括维多利亚大学的杰弗里·t .奶嘴,加拿大,萨勃拉曼尼亚Sankaranarayanan领导的阿贡国家实验室,密歇根州立大学的何塞·门多萨。
研究者的框架使用培训和筛选数据集获得密度泛函理论模拟结果,紧随其后的是一个评估步骤,包括主成分分析和相关分析。
“我们定义一个序列的步骤达到迭代学习方法给出特定的优化目标,“埃斯皮诺萨说,他将TAM计划。“我们的统计方法使用户能够意识到冲突的优化目标是重要的在设定限制的适用性和可转让性参数化潜力。”这些关系可以揭示背后的基本物理现象似乎与彼此无关。
团队确定原子间潜在的准确性之间的正相关和所述参数的复杂性和数量——这种现象被认为是真实的,但以前未经证实的使用定量方法。这种程度的复杂性必须满足相应的训练数据量。未能这样做,特别是数据携带至关重要的信息,会导致精度降低。
例如,研究人员发现,提高原子间势的保真度,非平衡特性和force-matching数据是必需的。
“这包括一个更好的描述材料的大变形路径和失败”欧洲杯足球竞彩Nguyen说。
“虽然这些不是常规属性,人们目标参数化期间,他们在理解至关重要的可靠性和功能材料和设备,”欧洲杯足球竞彩张说。
新方法还有助于消除用户体验的屏障进入这个研究领域。“通过这项工作,我们希望做一个一步通过仿真技术更精确地反映材料的性质。欧洲杯足球竞彩这些知识可以扩展并最终影响我们都使用设计的设备和技术,”张说。
接下来,研究人员将使用他们的模型来扩展他们的调查研究断裂和变形在二维材料,以及缺陷工程韧性增强的作用。欧洲杯足球竞彩他们也在开发原位电镜实验,揭示原子论的失效模式,提供一种方式来评估参数化潜力的预测功能。
这项研究是由美国国家科学基金会支持(奖号码CMMI 1953806)。欧洲杯线上买球纳米材料的中心提供的计算资源是在阿贡国家实验室和西北大学高性能计算集群的追求。欧洲杯足球竞彩使用纳米材料中心,一个办公室的用户设备,得到了办公室的基本能源科欧洲杯足球竞彩学在美国能源部科学办公室(合同号D欧洲杯线上买球E-AC02-06CH11357)。
来源:https://www.northwestern.edu/