Machine learning the screening factor in the soft bond valence approach for rapid crystal structure estimation
Notice bibliographique
Résumé
Development of new functional ceramics is important for several applications, including electrochemical batteries and fuel cells. Computational prescreening and selection of such materials can help discover novel materials but is challenging due to the high cost of electronic structure calculations which would be needed to compute the structures and properties of interest such as the material's stability and ion diffusion properties. The soft bond valence (SoftBV) approach is attractive for rapid prescreening among multiple compositions and structures, but the simplicity of the approximation can make the results inaccurate. We explore the possibility of enhancing the accuracy of the SoftBV approach when estimating crystal structures by adapting the parameters of the approximation to the chemical composition. Specifically, on the examples of perovskite- and spinel-type oxides that have been proposed as promising solid-state ionic conductors, the screening factor, an independent parameter of the SoftBV approximation, is modeled using linear and non-linear methods as a function of descriptors of chemical composition. We find that making the screening factor a function of composition can noticeably improve the ability of SoftBV to correctly model structures, in particular new, putative crystal structures whose structural parameters are yet unknown. We also analyze the relative importance of nonlinearity and coupling in improving the model and find that while the quality of the model is improved by including nonlinearity, coupling is relatively unimportant. While using a neural network showed no improvement over linear regression, the recently proposed GPR-NN method that is a hybrid between a single hidden layer neural network and kernel regression showed substantial improvement, enabling the prediction of structural parameters of new ceramics with accuracy on the order of 1%.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».