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Enregistrement W6988982211

Accelerating Materials Discovery with Machine Learning

2024· dissertation· en· W6988982211 sur OpenAlexaff

Notice bibliographique

RevueTrinity's Access to Research Output (TARA) (Trinity College Dublin) · 2024
Typedissertation
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueMachine Learning in Materials Science
Établissements canadiensTrinity College
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésIntuitionComputationProperty (philosophy)TransformerPipeline (software)Question answeringNatural language
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Materials discovery has always been constrained by the classic approach to scientific discovery, often characterized by a combination of either human intuition or luck. Machine learning (ML) gives us the opportunity to turn this paradigm on its head. Computational techniques, based on ML algorithms, offer the potential to invert the discovery-to-design pipeline and target materials design to pre-defined properties, which are desirable for given applications. This thesis developed new methods for executing the various stages of this inverse-design pipeline, by employing techniques that originate in several disparate fields within the domain of ML, ranging from regression techniques all the way to the newest generation of transformer networks, primarily used for natural language processing. Libraries of SNAP potential energy surfaces for two-dimensional materials were generated, with which the vibrational and thermal properties of composite heterojunctions could rapidly be computed. Such a step allows for the materials property space to be sampled for rapid property screening applications. These computations were performed and benchmarked against their first-principles equivalents and also experimental results, demonstrating very good agreement with both. Further to this, a pipeline was constructed to isolate arbitrary compound-property relationships directly from scientific literature with minimal human intervention, in order to bypass any materials property calculations to construct property screening models. This step was executed by leveraging the superior natural language understanding of transformer networks. Models based on these networks were chained together to form an extraction pipeline that could be constructed using a few annotated examples, representing the totality of human intervention required. The resulting databases were demonstrated to be useful for rapid property screening, demonstrating the screening of high-Curie temperature compounds with a precision of 97\%. Finally, these same transformer networks were leveraged to construct materials representations for machine learning tasks, with context learned from literature embedded in the resulting representations. The resulting representations were subsequently demonstrated to show potential for improving the future ability of ML models to predict materials properties, a potential which exists due to the encoding of contextual information in the representation. The embedded contextual information can further inform ML model predictions by including a consideration of material properties that would otherwise be immensely difficult to include.

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)0,001
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: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,024

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,003
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0070,003

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 Opus0,103
Tête enseignante GPT0,402
Écart entre enseignants0,299 · 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
GenreMéthodes

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

En bref

Citations0
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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