Critical Temperature Prediction for a Superconductor: A Variational Bayesian Neural Network Approach
Notice bibliographique
Résumé
Much research in recent years has focused on using empirical machine learning approaches to extract useful insights on the structure-property relationships of superconductor material. Notably, these approaches are bringing extreme benefits when superconductivity data often come from costly and arduously experimental work. However, this assessment cannot be based solely on an open black-box machine learning, which is not fully interpretable, because it can be counter-intuitive to understand why the model may give an appropriate response to a set of input data for superconductivity characteristic analyses, e.g., critical temperature. The purpose of this study is to describe and examine an alternative approach for predicting the superconducting transition temperature Tcfrom SuperCon database obtained by Japan's National Institute for Materials Science. We address a generative machine-learning framework called Variational Bayesian Neural Network using superconductors chemical elements and formula to predict Tc. In such a context, the importance of the paper in focus is twofold. First, to improve the interpretability, we adopt a variational inference to approximate the distribution in latent parameter space for the generative model. It statistically captures the mutual correlation of superconductor compounds and; then, gives the estimation for the Tc. Second, a stochastic optimization algorithm, which embraces a statistical inference named Monte Carlo sampler, is utilized to optimally approximate the proposed inference model, ultimately determine and evaluate the predictive performance. As a result, in comparison with the standard evaluation metrics, the results are promising and also agree with the existing models prevalent in the field. The R2value obtained is very close to the best model (0.94), whereas a considerable improvement is seen in the RMSE value (3.83 K). Notably, the proposed model is known as the first of its kind for predicting a superconductor's Tc.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».