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材料信息學(xué)中的機器學(xué)習:最新應用與前景 發(fā)布時(shí)間:2018-03-06   瀏覽量:2342次

受材料基因組計劃、算法發(fā)展和數據驅動(dòng)的研究在其他領(lǐng)域取得巨大成功的推動(dòng),材料科學(xué)研究中的信息學(xué)方法已逐漸成形。該方法采用機器學(xué)習模型,僅依賴(lài)已有的數據便可快速做出預測,既不需通過(guò)直接的實(shí)驗,也不需要求解基本方程來(lái)計算/模擬。該方法對于難以用傳統方法測量或計算的材料性能研究將會(huì )十分有效,給材料信息學(xué)添加了機器學(xué)習的翅膀。來(lái)自美國康涅狄格州立大學(xué)材料科學(xué)與工程系及材料科學(xué)研究所的Rampi Ramprasad教授,綜述了過(guò)去十年來(lái)基于數據驅動(dòng)的材料信息學(xué)的成功策略,特別強調了材料指紋(也稱(chēng)作描述符,可有多種類(lèi)型和多個(gè)尺度)的選擇。綜述還指出了該領(lǐng)域所面臨的一些挑戰以及近期要克服的困難。該文近期發(fā)表于npj Computational Materials 3:54 (2017); doi:10.1038/s41524-017-0056-5


原文Abstract及其翻譯

Machine Learning in Materials Informatics: Recent Applications and Prospects(材料信息學(xué)中的機器學(xué)習:最新應用與前景)

Rampi RamprasadRohit BatraGhanshyam PilaniaArun Mannodi-Kanakkithodi & Chiho Kim

Abstract Propelled partly by the Materials Genome Initiative, andpartly by the algorithmic developments and the resounding successes ofdata-driven efforts in other domains, informatics strategies are beginning totake shape within materials science. These approaches lead to surrogate machinelearning models that enable rapid predictions based purely on past data ratherthan by direct experimentation or by computations/simulations in whichfundamental equations are explicitly solved. Data-centric informatics methodsare becoming useful to determine material properties that are hard to measureor compute using traditional methods—due to the cost, time or effortinvolved—but for which reliable data either already exists or can be generatedfor at least a subset of the critical cases. Predictions are typicallyinterpolative, involving fingerprinting a material numerically first, and thenfollowing a mapping (established via a learning algorithm) between thefingerprint and the property of interest. Fingerprints, also referred to as“descriptors”, may be of many types and scales, as dictated by the applicationdomain and needs. Predictions may also be extrapolative—extending into newmaterials spaces—provided prediction uncertainties are properly taken intoaccount. This article attempts to provide an overview of some of the recentsuccessful data-driven “materials informatics” strategies undertaken in thelast decade, with particular emphasis on the fingerprint or descriptor choices.The review also identifies some challenges the community is facing and thosethat should be overcome in the near future.

摘要 受材料基因組計劃、算法發(fā)展和數據驅動(dòng)的研究在其他領(lǐng)域取得巨大成功的推動(dòng),材料科學(xué)研究中的信息學(xué)方法已逐漸成形。該方法采用機器學(xué)習模型,僅依賴(lài)已有的數據便可快速做出預測,不需通過(guò)直接的實(shí)驗以及求解基本方程來(lái)計算/模擬。對于難以用傳統方法測量或計算的材料性能研究(因受傳統方法的人力物力成本所限),以數據為中心的材料信息學(xué)方法會(huì )十分有效,前提是已經(jīng)存在相關(guān)材料的可靠數據或是可根據一些關(guān)鍵事例生成出部分密切相關(guān)的數據。這些預測通常是內插的(interpolative),即首先從數值上賦予材料“指紋”,然后通過(guò)學(xué)習算法來(lái)建立材料“指紋”與其性能的關(guān)系。“指紋”,也稱(chēng)作描述符,可有多種類(lèi)型和多個(gè)尺度,可由應用領(lǐng)域和需求來(lái)決定。在對預測的不確定性已有充分考慮的前提下,預測也可以是外推的,即延伸到新的材料空間。本文嘗試對過(guò)去十年間基于數據驅動(dòng)的材料信息學(xué)成功的策略進(jìn)行綜述,特別強調了指紋或描述符的選擇。綜述還指出了該領(lǐng)域所面臨的一些挑戰以及近期要克服的困難。


隱石檢測擁有一批在業(yè)內取得顯著(zhù)成就的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員,在行業(yè)內有著(zhù)豐富的檢測經(jīng)驗。秉承著(zhù)專(zhuān)注、專(zhuān)業(yè)、高效、想客戶(hù)所想的理念,公司積極增加項目和完善更先進(jìn)的測試儀器設備,保障每一個(gè)檢測,分析,研發(fā)任務(wù)優(yōu)質(zhì)高效的完成。同時(shí)通過(guò)專(zhuān)業(yè)所長(cháng),為全球數萬(wàn)家優(yōu)質(zhì)客戶(hù)提供最及時(shí)的行業(yè)技術(shù)標準信息,和更高精尖的分析檢測解決方案。

  隱石檢測分別成立了閥門(mén)實(shí)驗室腐蝕實(shí)驗室金相實(shí)驗室力學(xué)實(shí)驗室無(wú)損實(shí)驗室耐候老化實(shí)驗室。從事常壓儲罐檢測鍋爐能效檢測金屬腐蝕檢測SSC應力腐蝕檢測HIC抗氫致開(kāi)裂檢測閥門(mén)檢測應力應變檢測無(wú)損探傷檢測機械設備檢測金相分析石墨烯納米材料檢測水質(zhì)檢測油品檢測涉及的服務(wù)范圍已廣泛覆蓋到鋼鐵材料,有色金屬材料,石油化工設備,通用機械設備,冶金礦石,建筑工程材料、航空航天材料,高鐵船舶材料,汽車(chē)用零部件、非金屬材料,電子電工產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域,并獲得了CMA和CNAS;雙重認可。


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