From bulk effective mass to 2D carrier mobility accurate prediction via adversarial transfer learning

概化理论 计算机科学 知识转移 学习迁移 机器学习 材料信息学 前提 人工智能 数据挖掘 知识管理 统计 公共卫生 哲学 健康信息学 医学 工程信息学 护理部 语言学 数学
作者
Xinyu Chen,Shuaihua Lu,Qian Chen,Qionghua Zhou,Jinlan Wang
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:15 (1): 5391-5391 被引量:28
标识
DOI:10.1038/s41467-024-49686-z
摘要

Abstract Data scarcity is one of the critical bottlenecks to utilizing machine learning in material discovery. Transfer learning can use existing big data to assist property prediction on small data sets, but the premise is that there must be a strong correlation between large and small data sets. To extend its applicability in scenarios with different properties and materials, here we develop a hybrid framework combining adversarial transfer learning and expert knowledge, which enables the direct prediction of carrier mobility of two-dimensional (2D) materials using the knowledge learned from bulk effective mass. Specifically, adversarial training ensures that only common knowledge between bulk and 2D materials is extracted while expert knowledge is incorporated to further improve the prediction accuracy and generalizability. Successfully, 2D carrier mobilities are predicted with the accuracy over 90% from only crystal structure, and 21 2D semiconductors with carrier mobilities far exceeding silicon and suitable bandgap are successfully screened out. This work enables transfer learning in simultaneous cross-property and cross-material scenarios, providing an effective tool to predict intricate material properties with limited data.
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