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Enregistrement W4400283711 · doi:10.1021/acs.chemmater.4c01696

Interpretable Machine Learning Model on Thermal Conductivity Using Publicly Available Datasets and Our Internal Lab Dataset

2024· article· en· W4400283711 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.
fundUn bailleur canadien est enregistré sur le travail.

Notice bibliographique

RevueChemistry of Materials · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueMachine Learning in Materials Science
Établissements canadiensUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésThermal conductivityArtificial intelligenceMachine learningComputer scienceData miningMaterials scienceComposite material

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Machine learning (ML), a subdiscipline of artificial intelligence studies, has gained importance in predicting or suggesting efficient thermoelectric materials. Previous ML studies have used different literature sources or density functional theory calculations as input. In this work, we develop a ML pipeline trained with multivariable inputs on a massive public dataset of ∼200,000 data utilizing a high-performance computing cluster to predict the thermal conductivity (κ) using four test sets: three publicly available datasets and a dataset built using previously published data from our own group. By taking advantage of this massive dataset, our model presents an opportunity to further expand the understanding of the selection of features with various thermoelectric materials. Among the several supervised ML models implemented, the eXtreme Gradient Boosting algorithm (XGBoost) turned out to be the best method during the 5-fold cross-validation method, with their averaged evaluation coefficients of R 2 = 0.96, root mean squared error ( RMSE ) = 0.38 W m −1 K −1, and mean absolute error ( MAE ) = 0.23 W m −1 K −1 . Additionally, with the aid of feature selection and importance analysis, useful chemical features were chosen that ultimately led to reasonably good accuracy in the series of test sets measured as per the evaluation coefficients of R 2, RMSE, and MAE, with values ranging from 0.72 to 0.89, 0.52 to 1.08, and 0.40 to 0.66 W m −1 K −1, respectively. Checking the worst outliers led to the discovery of some errors in the literature. Postmodel prediction, the SHapley Additive exPlanations (SHAP) algorithm was implemented on the XGBoost model to analyze the features that were the key drivers for the model’s decisions. Overall, the developed interpretable methodology produces the prediction of κ of a large variety of materials through the influence of chemical and physical property features. The conclusions drawn apply to the research and applications of thermoelectric and heat insulation materials.

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.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict), Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,072
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0050,000

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.

Tête enseignante Opus0,034
Tête enseignante GPT0,301
Écart entre enseignants0,267 · 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