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Enregistrement W4405844032 · doi:10.1016/j.mtcomm.2024.111446

A comparative analysis of machine learning predictive models for the oxidative coupling of methane reaction

2024· article· en· W4405844032 sur OpenAlexafffund
Lord Ugwu, Yasser Morgan, Hussameldin Ibrahim

Notice bibliographique

RevueMaterials Today Communications · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineChemical Engineering
ThématiqueCatalysis and Oxidation Reactions
Établissements canadiensUniversity of Regina
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaCanada Foundation for InnovationUniversity of Regina
Mots-clésOxidative coupling of methaneMaterials scienceMethaneCoupling (piping)Oxidative phosphorylationMachine learningOrganic chemistryComposite materialComputer scienceBiologyBiochemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The amalgamation of catalytic and electronic characteristics, along with empirical data, furnishes enhanced insights into catalyst analysis, thereby advancing innovation and the design of heterogeneous catalytic reactions. In this research, we juxtaposed the catalysts' electronic properties, including the Fermi energy, bandgap energy, and magnetic moment of catalyst components with available high-throughput OCM experimental data, to prognosticate catalytic efficacy and the resultant reaction outcomes, encompassing methane conversion and yields of ethylene, ethane, and carbon dioxide yields. Comparative evaluation of diverse machine learning models indicates that the extreme gradient boost regression model stands out for its superior predictive accuracy in evaluating catalytic performance with an average R 2 of 0.91. The order of performance of the modeling techniques was XGBR > RFR > DNN > SVR. The MSE and MAE of the XGBR models appeared to be lower than those of the other modeling techniques, with numbers ranging from 0.26 to 0.08 for MSE and 1.65–0.17 for MAE. The MSE and MAE of the models trained with a particular dataset generally aligned with those of an external dataset not seen by the model at the time of training or testing, as well as the MSE from bootstrap sampling, confirming the high generalizability of the models. The accuracy of the models was in the order of C 2 H 6 y > CH 4 _conv > CO 2 y > C 2 y > C 2 H 4 y. Comparing the quantification of uncertainty of the RCCEP feature-based predictive models of the different ML techniques based on the prediction band suggests that the ML techniques rank in the order of XGBR > RFR > DNN > SVR. In analyzing the impact of the model features, the combined ethylene and ethane yield increases with an increase in dataset features, including the number of moles of the alkali/alkali-earth metal in the catalyst, the atomic number of the catalyst promoter and the Fermi energy of the metal, and just relatively in the case of temperature, suggesting a highly non-linear relationship between the combined ethylene and ethane yield and temperature. The extent of the impact of these features on the predictive model for the combined ethylene and ethane yield was 5.91 %, 13.28 % and 33.76 % for the atomic number of the promoter, the number of moles of the alkali/alkali-earth metal in the catalyst and the reaction temperature, respectively. Other features, including the bandgap of the active metal oxide and the support, as well as the Fermi energy of the catalyst support, were also seen to have a relatively modest impact on the predictive models for the combined ethylene and ethane yield and methane conversion. • A comparative evaluation of different ML models in the study of the OCM reaction. • The order of model performance is XGBR > RFR > DNN > SVR. • XGBR models have an average R 2 of 0.91; MSE and MAE ranging from 0.26 to 0.08 and 1.65–0.17 respectively. • The catalyst's promoter fermi energy and atomic number impact ethylene and ethane. • The catalyst's oxide and support bandgap moderately affect methane-to-ethylene conversion.

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,020

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,053
Tête enseignante GPT0,325
Écart entre enseignants0,271 · 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'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

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

En bref

Citations1
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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