【摘 要】
:
机器学习近年来发展迅速,不仅在计算机领域取得了突破,还广泛应用到许多传统学科。材料科学作为一门以实验为主的传统学科,新材料开发成本高昂,因此数据驱动的材料基因组工程方法是材料学科热门的研究方向。然而,由于材料数据存在多源、异构、小样本、含噪声等特性,限制了机器学习方法的应用。因此,本文聚焦材料数据规范化以及若干机器学习算法的实际应用,主要工作包括:1、针对材料数据复杂难以表达等问题,提出材料数据规
论文部分内容阅读
机器学习近年来发展迅速,不仅在计算机领域取得了突破,还广泛应用到许多传统学科。材料科学作为一门以实验为主的传统学科,新材料开发成本高昂,因此数据驱动的材料基因组工程方法是材料学科热门的研究方向。然而,由于材料数据存在多源、异构、小样本、含噪声等特性,限制了机器学习方法的应用。因此,本文聚焦材料数据规范化以及若干机器学习算法的实际应用,主要工作包括:1、针对材料数据复杂难以表达等问题,提出材料数据规范设计方法,该方法基于层次化设计思想,使用巴克斯范式定义规范,可扩展模式定义实现规范,可扩展标记语言存储数据,可扩展样式语言转换、展示和输出数据。此外,通过可视化材料数据规范设计系统及十余个真实材料数据规范的应用,进一步表明本文所研究的材料数据规范具有形式化、灵活、易用和可扩展等特点,可应对复杂异构的材料数据。2、针对大规模材料数据聚类学习问题,研究基于Spark的人工蜂群聚类算法,该算法旨在利用Spark的分布式内存计算来提高聚类误差函数——类簇内误差平方和的计算效率,从而应对大规模数据集。在玻璃成型能力聚类分析问题上,经20次随机初始化计算,该算法得到的误差最大值仅为K-means算法误差最大值的63%,表明该算法聚类效果更加稳定。在多节点Spark集群的实验中,从单节点到四节点的加速比接近线性,表明在数据量充足的情况下算法具有较高的并行效率。3、针对材料多目标性能优化问题,研究带线性约束的多目标遗传算法,该算法主要创新点在于使用组合编码方式来实现线性等式约束,使算法可精确获得满足约束条件的解。相比于网格搜索方法的指数级时间复杂度,本算法可根据解集质量要求灵活调整运行时间。在负膨胀材料的温度区间和膨胀系数多目标优化问题上,经20次随机初始化运行,解集含帕累托最优解的比例最大为100%,最小为72%,平均为81%。同时,解集在两个目标方向上的取值分别能够达到原有数据集取值范围的113%和88%,表明该算法有较高的搜索效率同时解集分布良好。4、针对材料数据机器学习的自动化和智能化问题,采用自动流程设计,开发机器学习自动流程系统。该系统使用可视化拖动方式搭建流程,通过后台流程运行引擎自动完成流程中数据读取、特征选择、算法训练、超参选择、多目标优化等过程,从而降低材料领域进行复杂机器学习的门槛和难度。
其他文献
环境持久性自由基(Environmental persistent free radicals,EPFRs)是一种近年来备受关注的环境风险型物质,它存在于大气颗粒物中并且可能增加多种呼吸系统疾病的患病风险,因
氨基酸导向农药是将氨基酸与农药分子偶联,借助植物体内的载体使农药分子向植物特定部位输导与积累的农药。本研究以氨基酸导向农药为理论指导,基于氟虫腈氰基的氨基酸衍生,
随着人类社会的不断发展,制冷技术不可避免的出现了,然而现在制冷技术主要还是利用压缩机制冷。如今能源可持续使用和能源转换率提高是一直以来的研究重点。磁制冷技术具有高
根系是植物生长的重要器官,不同的生长构型对水分及养分的吸收效率有着重要的影响。植物根系原位构型是指根系在土壤等介质中的空间形状和分布状态,一般包括二维和三维构型。
湖南麻阳红层区因地层岩性的特殊性,在强降雨频发的丘陵地区极易引发滑坡灾害,造成生命财产等重大的损失。快速获取滑坡点的位置、范围,是滑坡应急调查及灾后评估等工作的迫切需求。随着高分辨率国产卫星的快速发展,从影像上能有效识别出分布较分散、规模更小的滑坡。本文选取麻阳县作为研究区域,针对遥感技术在红层降雨型滑坡中的应用,对工作区内滑坡点进行了识别和梳理,综合分析了滑坡的发育特征、滑坡的遥感影像特征。选用
众所周知,椭圆方程问题作为偏微分方程的一个重要分支,一直备受国内外学者的关注,造成这一现象的主要原因是它与许多数学物理问题有着极大的源渊,在气体燃烧理论,固态物理学,静电场问题,变分法和最优控制等中有着广泛应用.环域上拉普拉斯方程解的存在性在椭圆方程的研究中一直扮演着不可或缺的角色,许多重要的结果在数学研究者的潜心研究下不断涌现.本文研究的是环域中带梯度项的椭圆方程Dirichlet问题解的存在性
Pd基催化剂是电催化中应用相当广泛的金属催化剂类型。在电催化反应中,析氢反应(HER)和氮还原反应(NRR)相似,都是质子耦合电子转移反应。在电化学阴极反应中,析氢反应和氮还原反
航空航天器在超高、低温或温度快速变化的服役环境下,自身结构的稳定性和探测仪器的测试精度都会受到热问题的挑战。为避免精密结构或设备在热变形或热应力的影响下失去原有
随着农业病虫害危害的不断加重,其抗药性的日益增强,以及农药用量的持续加大和喷施频率的增多,不仅使农民生产成本提高,且造成严重的农药残留与环境污染。为国民的身体健康留
广东从化陈禾洞省级自然保护区是广州市流溪河发源地,同时也是世界第一广州抽水蓄能电站的所在地。保护区属南亚热带季风气候,其主要保护对象水源涵养林地和珍稀濒危动植物及