Размер шрифта

A
A

Межстрочный интервал

A
A

Цвет

A
A
02.07.2020

Исследователи ЮФУ разработали новый подход для определения структуры наноматериалов на основе методов машинного обучения

02.07.2020

Специалисты ЮФУ из Международного исследовательского института интеллектуальных материалов и Института математики, механики и информатики совместно с коллегами из Института Поля Шеррера (Швейцария) и Университета Турина (Италия) разработали прорывной подход к определению параметров трехмерной структуры материалов на основе анализа получаемых на установках мега-сайенс спектров рентгеновского поглощения (международный термин XANES) с применением технологии искусственного интеллекта.

В исследовании приняли участие сотрудники ЮФУ: Александр Гуда, Сергей Гуда Александр Солдатов, Арам Бугаев, Михаил Солдатов, аспиранты Юрий Русалев и Олег Усольцев и другие.

Ученые сделали важный шаг в решении задачи по извлечению прецизионной количественной информации из спектров XANES, количественный анализ которых практически никогда в мире не проводится в других научных лабораториях. Как правило, исследователям удается проводить лишь качественное сравнение с теоретическими или экспериментальными спектрами стандартных образцов. Причина кроется в том, что для вычисления одного спектра XANES по сравнению, с другими стандартным методами (например, рентгеновской дифракцией) требуется существенно больше временных и вычислительных затрат даже на современных суперкомпьютерах.

Ранее для таких трудоемких расчетов в ЮФУ разработали уникальный подход, отмеченный призом за лучшую в мире работу в области спектроскопии рентгеновского поглощения (Смоленцев Г и Солдатов А, 2007) Новая версия подхода, названая PyFitIt, решает данную задачу уже на основе алгоритмов машинного обучения. Программа также позволяет проводить статистический анализ больших массивов данных, которые в настоящее время получаются в ходе экспериментов на уникальных исследовательских установках мага-сайенс, строительство которых в настоящее время начинается и в России.

«Наш подход может быть применен как для анализа спектра XANES, так и для любого другого спектра и позволяет свести к минимуму систематические ошибки при исследовании структуры наноматериалов, причем не только исходных и конечных материалов, а и промежуточных веществ, которые существуют в ходе реакции», - утверждают исследователи.

Программа PyFitIt является первой программой для анализа спектров рентгеновского поглощения на основе методов машинного обучения, доступной научному сообществу и на сегодняшний день не имеет мировых аналогов. Результаты исследования опубликованы в журнале Computer Physics Communications (https://dx.doi.org/10.1016/j.cpc.2019.107064), который входит в TOP-10 журналов в области вычислительной физики.

Краткая ссылка на новость sfedu.ru/news/63168

Дополнительные материалы по теме