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Enregistrement W3128426563 · doi:10.1021/acs.accounts.0c00785

Data-Driven Strategies for Accelerated Materials Design

2021· article· en· W3128426563 sur OpenAlexafffund
Robert Pollice, Gabriel dos Passos Gomes, Matteo Aldeghi, Riley J. Hickman, Mario Krenn, Cyrille Lavigne, Michael Lindner-D’Addario, AkshatKumar Nigam, Cher Tian Ser, Zhenpeng Yao, Alán Aspuru‐Guzik

Notice bibliographique

RevueAccounts of Chemical Research · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueMachine Learning in Materials Science
Établissements canadiensCanadian Institute for Advanced ResearchVector InstituteUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesOffice of Naval ResearchDefense Advanced Research Projects AgencyCanadian Network for Research and Innovation in Machining Technology, Natural Sciences and Engineering Research Council of CanadaAustrian Science FundSchweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung
Mots-clésComputer scienceNanotechnologyData scienceMaterials science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The ongoing revolution of the natural sciences by the advent of machine learning and artificial intelligence sparked significant interest in the material science community in recent years. The intrinsically high dimensionality of the space of realizable materials makes traditional approaches ineffective for large-scale explorations. Modern data science and machine learning tools developed for increasingly complicated problems are an attractive alternative. An imminent climate catastrophe calls for a clean energy transformation by overhauling current technologies within only several years of possible action available. Tackling this crisis requires the development of new materials at an unprecedented pace and scale. For example, organic photovoltaics have the potential to replace existing silicon-based materials to a large extent and open up new fields of application. In recent years, organic light-emitting diodes have emerged as state-of-the-art technology for digital screens and portable devices and are enabling new applications with flexible displays. Reticular frameworks allow the atom-precise synthesis of nanomaterials and promise to revolutionize the field by the potential to realize multifunctional nanoparticles with applications from gas storage, gas separation, and electrochemical energy storage to nanomedicine. In the recent decade, significant advances in all these fields have been facilitated by the comprehensive application of simulation and machine learning for property prediction, property optimization, and chemical space exploration enabled by considerable advances in computing power and algorithmic efficiency.In this Account, we review the most recent contributions of our group in this thriving field of machine learning for material science. We start with a summary of the most important material classes our group has been involved in, focusing on small molecules as organic electronic materials and crystalline materials. Specifically, we highlight the data-driven approaches we employed to speed up discovery and derive material design strategies. Subsequently, our focus lies on the data-driven methodologies our group has developed and employed, elaborating on high-throughput virtual screening, inverse molecular design, Bayesian optimization, and supervised learning. We discuss the general ideas, their working principles, and their use cases with examples of successful implementations in data-driven material discovery and design efforts. Furthermore, we elaborate on potential pitfalls and remaining challenges of these methods. Finally, we provide a brief outlook for the field as we foresee increasing adaptation and implementation of large scale data-driven approaches in material discovery and design campaigns.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: Théorique ou conceptuel
GenreSignal candidat: Synthèse · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,016
Score d'incertitude au seuil0,052

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0030,003
Science ouverte0,0030,003
Intégrité de la recherche0,0010,003
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0160,004

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.

Tête enseignante Opus0,292
Tête enseignante GPT0,466
Écart entre enseignants0,174 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreSynthèse

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations472
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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