Linking microstructure informatics with characterization knowledge in additively manufactured composites through customized and hybrid vision-language representations for automated qualification
Notice bibliographique
Résumé
Rapid and reliable qualification of advanced materials remains a bottleneck in industrial manufacturing, particularly for heterogeneous structures produced via non-conventional additive manufacturing processes. This study introduces a novel framework that links microstructure informatics with a range of expert characterization knowledge using customized and hybrid vision-language representations (VLRs). By integrating deep semantic segmentation with pre-trained multi-modal models (CLIP and FLAVA), we encode both visual microstructural data and textual expert assessments into shared representations. To overcome limitations in general-purpose embeddings, we developed a customized similarity-based representation that incorporates both positive and negative references from expert-annotated images and their associated textual descriptions. This allowed zero-shot classification of previously unseen microstructures through a net similarity scoring approach. Validation on an additively manufactured metal matrix composite (MMC) dataset demonstrated the framework’s ability to distinguish between acceptable and defective samples across a range of characterization criteria with up to 80% top-5 retrieval accuracy. Comparative analysis revealed that FLAVA model offers higher visual sensitivity and penalized weak similarities with score differences as large as 0.17 relative to CLIP. However, FLAVA’s text encoder exhibited sharp drops in similarity for paraphrased expert descriptions (falling below 0.20), whereas CLIP maintained more stable alignment with textual criteria (0.29–0.36). Z-score normalization adjusted raw unimodal and cross-modal similarity scores based on their local dataset-driven distributions, enabling more effective alignment and classification in the hybrid vision-language framework. The standardized scores provided strong binary classification results across three categories (82% for distribution, 90% for dilution, and 82% for reinforcement). The proposed method enhanced traceability and interpretability in qualification pipelines via human-in-the-loop decision-making without task-specific model retraining. By advancing semantic interoperability between raw data and expert knowledge, this work contributes toward scalable and domain-adaptable qualification strategies in engineering informatics.
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 enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».