利用机器学习分析量子材料
电子及其行为为量子物理学家提出了有趣的问题,而最近在来源、仪器和设施方面的创新使研究人员有可能获得更多编码在量子材料中的信息。
然而,这些研究创新正在产生前所未有的——直到现在,还是难以理解的——数据量。
“一份材料中包含的信息可以很快超过国会图书馆的总信息量,后者约为 20 TB,”文理学院物理学教授Eun-Ah Kim说。量子材料研究和利用机器学习的力量分析来自量子材料实验的数据的前沿。
“传统分析模式(主要是手动)的有限能力正在迅速成为关键瓶颈,”Kim 说。
由 Kim 领导的一个小组成功地使用了与康奈尔大学计算机科学家一起开发的机器学习技术来分析来自量子金属 Cd2Re2O7 的大量数据,解决了关于这种特殊材料的争论,并为未来机器学习洞察材料的新阶段奠定了基础.
论文“ Harnessing Interpretable and Unsupervised Machine Learning to Address Big Data from Modern X-ray Diffraction ”发表在 Nature 杂志上。
康奈尔大学的物理学家和计算机科学家合作建立了一种无监督和可解释的机器学习算法,XRD 温度聚类 (X-TEC)。研究人员随后应用 X-TEC 研究烧绿石氧化物金属 Cd2Re2O7 的关键元素。
X-TEC 在几分钟内分析了 8 TB 的 X 射线数据,跨越 15,000 个布里渊区(唯一定义的单元)。
Cornell Ann 计算机科学教授Kilian Weinberger说:“我们使用了无监督机器学习算法,非常适合将高维数据转化为对人类有意义的集群 。” S Bowers 计算与信息科学学院。
由于这项分析,研究人员发现了对材料中电子行为的重要见解,检测了所谓的伪戈德斯通模式。他们试图了解原子和电子如何有序地定位自己,以优化天文庞大的电子和原子“社区”内的相互作用。
“在复杂的晶体材料中,多个原子的特定结构,即晶胞,会以规则的排列方式重复自身,就像在高层公寓大楼中一样,”Kim 说。“我们发现的重新定位发生在整个建筑群的每个公寓单元的规模上。”
她说,因为单元的排列保持不变,所以从外面看很难发现这种重新定位。然而,重新定位几乎自发地破坏了连续对称性,从而导致了伪戈德斯通模式。
“伪戈德斯通模式的存在可以揭示系统中难以发现的秘密对称性,”金说。“X-TEC 促成了我们的发现。”
金说,这一发现之所以重要,有三个原因。首先,它表明机器学习可用于分析大量 X 射线粉末衍射 (XRD) 数据,作为 X-TEC 扩大应用的原型。X-TEC 作为软件包提供给研究人员,将作为高级光子源和康奈尔高能同步加速器源的分析工具集成到同步加速器中。
其次,这一发现解决了关于 Cd2Re2O7 物理学的争论。
“据我们所知,这是使用 XRD 检测戈德斯通模式的第一个实例,”Kim 说。“这种对复杂量子材料波动的原子级洞察力将是第一个使用信息丰富的大量衍射数据来回答伴随任何新物质相发现而来的关键科学问题的例子。”
第三,这一发现展示了物理学家和计算机科学家之间的合作可以完成什么。
“机器学习算法的数学内部运作通常与物理学中的模型没有什么不同,而是应用于高维数据,”温伯格说。“与物理学家一起工作很有趣,因为他们非常擅长模拟自然世界。在数据建模方面,它们确实一举成名。”
免责声明:本文由用户上传,与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考,并不构成投资建议。投资者据此操作,风险自担。 如有侵权请联系删除!
-
合创汽车试驾预约,快速通道开启豪华体验。即刻预约,享受专属试驾服务,感受智能科技与极致设计的完美融合。...浏览全文>>
-
零跑C16试驾全攻略:零跑C16是一款集智能、空间与性价比于一身的中型SUV。试驾前建议关注其智能座舱系统,支持...浏览全文>>
-
万象汽车试驾,轻松搞定试驾。只需几步,即可预约专属试驾体验。登录官网或APP,选择心仪车型,填写基本信息,...浏览全文>>
-
试驾极氪001前,新手需做好以下准备:首先,提前预约试驾时间,了解车型配置与功能;其次,检查驾驶证、身份证...浏览全文>>
-
职业教育的传承与价值,需在时代发展的逻辑中发展,在技术进步的潮流中进步。二十载的光阴更迭,坚守是优路教...浏览全文>>
-
试驾五菱凯捷可以通过以下几种常见途径进行:1 到店预约试驾 消费者可以前往当地的五菱4S店或授权经销商,...浏览全文>>
-
大力牛魔王试驾全攻略试驾一款新车,尤其是像“大力牛魔王”这样充满科技感的电动车型,需要提前做好充分准备...浏览全文>>
-
想要快速锁定北汽雷驰的试驾名额,您可以采取以下步骤:首先,提前了解北汽雷驰的试驾活动安排。通常品牌会在...浏览全文>>
-
试驾零跑汽车零跑C01,感受其带来的豪华驾乘与卓越性能。这款车型以科技感和舒适性为核心卖点,为用户带来全新...浏览全文>>
-
试驾小鹏P7+是一次令人愉悦的体验,从踏入4S店的那一刻起,就感受到无微不至的服务。工作人员热情迎接,并详细...浏览全文>>
- 合创汽车试驾预约,快速通道开启豪华体验
- 北汽雷驰试驾预约如何快速锁定试驾名额?
- 坦克试驾,开启完美驾驭之旅
- 零跑汽车试驾,如何在4S店快速预约?
- 昌河北斗星X5试驾,简单几步,开启完美试驾之旅
- 大众预约试驾如何快速锁定试驾名额?
- 试驾奔驰迈巴赫S级预约流程
- 极氪007试驾预约预约流程
- 试驾极氪009怎么预约
- 试驾深蓝S05的流程是什么
- 极狐 阿尔法S(ARCFOX αS)试驾,从咨询到试驾的完整体验
- 奔驰预约试驾,轻松几步,畅享豪华驾乘
- 奇瑞新能源试驾,体验极致驾驶乐趣
- 试驾本田雅阁,轻松搞定试驾流程
- Polestar极星试驾,从咨询到试驾的完整体验
- 北汽雷驰预约试驾需要哪些条件
- 捷途旅行者预约试驾,开启完美驾驭之旅
- 荣威预约试驾全攻略
- 山西二本综合院校排名及分数线一览表
- 300分能上的公办专科大学排名一览表