Общество

Ученые ЮФУ разработали программу, не имеющую мировых аналогов

Речь идет о новом подходе для определения структуры наноматериалов на основе методов машинного обучения
Фото: ЮФУ.

Фото: ЮФУ.

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 разработали специалисты ЮФУ из Международного исследовательского института интеллектуальных материалов и Института математики, механики и информатики совместно с коллегами из Института Поля Шеррера, в Швейцарии, и итальянского Университета Турина.

Известно, 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.

- Наш подход может быть применен как для анализа спектра XANES, так и для любого другого спектра, - утверждают исследователи, - 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.

Так, ранее для таких трудоемких расчетов в ЮФУ разработали уникальный подход, отмеченный призом за лучшую в мире работу в области спектроскопии рентгеновского поглощения. 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.

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.

КСТАТИ

Результаты исследования опубликованы в журнале Computer Physics Communications, который входит в TOP-10 журналов в области вычислительной физики.