已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

Fast and interpretable classification of small X-ray diffraction datasets using data augmentation and deep neural networks

可解释性 维数之咒 人工智能 联营 计算机科学 人工神经网络 卷积神经网络 机器学习 模式识别(心理学) 薄膜 材料科学 纳米技术
作者
Felipe Oviedo,Zekun Ren,Shijing Sun,Charlie Settens,Zhe Liu,Noor Titan Putri Hartono,Savitha Ramasamy,Brian DeCost,Siyu Tian,Giuseppe Romano,A. Gilad Kusne,Tonio Buonassisi
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:11
标识
DOI:10.48550/arxiv.1811.08425
摘要

X-ray diffraction (XRD) data acquisition and analysis is among the most time-consuming steps in the development cycle of novel thin-film materials. We propose a machine-learning-enabled approach to predict crystallographic dimensionality and space group from a limited number of thin-film XRD patterns. We overcome the scarce-data problem intrinsic to novel materials development by coupling a supervised machine learning approach with a model agnostic, physics-informed data augmentation strategy using simulated data from the Inorganic Crystal Structure Database (ICSD) and experimental data. As a test case, 115 thin-film metal halides spanning 3 dimensionalities and 7 space-groups are synthesized and classified. After testing various algorithms, we develop and implement an all convolutional neural network, with cross validated accuracies for dimensionality and space-group classification of 93% and 89%, respectively. We propose average class activation maps, computed from a global average pooling layer, to allow high model interpretability by human experimentalists, elucidating the root causes of misclassification. Finally, we systematically evaluate the maximum XRD pattern step size (data acquisition rate) before loss of predictive accuracy occurs, and determine it to be 0.16{\deg}, which enables an XRD pattern to be obtained and classified in 5.5 minutes or less.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
晨曦呢发布了新的文献求助10
1秒前
领导范儿应助可乐采纳,获得10
3秒前
鸽子侠完成签到,获得积分20
5秒前
6秒前
汉堡包应助123采纳,获得10
7秒前
7秒前
bkagyin应助不知终日梦为鱼采纳,获得10
8秒前
孙翔发布了新的文献求助10
12秒前
添添发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
单纯玫瑰完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
17秒前
芒芒发paper完成签到 ,获得积分10
18秒前
慕青应助曲幻梅采纳,获得10
20秒前
22秒前
LGLXQ发布了新的文献求助10
23秒前
天天快乐应助HE采纳,获得10
24秒前
25秒前
diplomat应助晨曦呢采纳,获得30
26秒前
26秒前
研友_宋文昊完成签到,获得积分10
26秒前
131949发布了新的文献求助10
29秒前
苏苏发布了新的文献求助10
29秒前
tt完成签到 ,获得积分10
30秒前
小二郎应助Sun采纳,获得10
32秒前
123发布了新的文献求助10
33秒前
131949完成签到,获得积分20
33秒前
33秒前
129600完成签到,获得积分10
34秒前
36秒前
贾学敏完成签到 ,获得积分10
37秒前
129600发布了新的文献求助10
38秒前
tuanheqi应助白夜采纳,获得50
41秒前
小熊发布了新的文献求助10
43秒前
小枣完成签到 ,获得积分10
43秒前
电量过低完成签到 ,获得积分10
43秒前
leo0531完成签到 ,获得积分10
44秒前
45秒前
huenguyenvan完成签到,获得积分10
46秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Iron toxicity and hematopoietic cell transplantation: do we understand why iron affects transplant outcome? 2000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1021
上海破产法庭破产实务案例精选(2019-2024) 500
Teacher Wellbeing: Noticing, Nurturing, Sustaining, and Flourishing in Schools 500
EEG in Childhood Epilepsy: Initial Presentation & Long-Term Follow-Up 500
Latent Class and Latent Transition Analysis: With Applications in the Social, Behavioral, and Health Sciences 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5476168
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4577712
关于积分的说明 14362884
捐赠科研通 4505728
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2468776
邀请新用户注册赠送积分活动 1456424
关于科研通互助平台的介绍 1430092