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Recent advances and applications of deep learning methods in materials science

npj Computational Materials 2022年第1期8卷 548-573页

作者： Kamal Choudhary Brian DeCost Chi Chen Anubhav Jain Francesca Tavazza Ryan Cohn Cheol Woo Park Alok Choudhary Ankit Agrawal Simon J.l.Billinge elizabeth Holm Shyue Ping Ong Chris Wolverton Materials Science and engineering Division National Institute of Standards and TechnologyGaithersburgMD20899USA Theiss Research La JollaCA92037USA DeepMaterials llC Silver SpringMD20906USA Material Measurement Science Division National Institute of Standards and TechnologyGaithersburgMD20899USA Department of Nanoengineering University of California San DiegoSan DiegoCA92093USA energy Technologies Area Lawrence Berkeley National LaboratoryBerkeleyCAUSA Department of Materials Science and engineering Carnegie Mellon UniversityPittsburghPA15213USA Department of Materials Science and engineering Northwestern UniversityEvanstonIL60208USA Department of electrical and Computer engineering Northwestern UniversityEvanstonIL60208USA Department of Applied Physics and Applied Mathematics and the Data Science Institute Fu Foundation School of Engineering and Applied SciencesColumbia UniversityNew YorkNY10027USA

Deep learning(Dl)is one of the fastest-growing topics in materials data science,with rapidly emerging applications spanning atomistic,image-based,spectral,and textual data *** allows analysis of unstructured data and automated identification of *** recent development of large materials databases has fueled the application of Dl methods in atomistic prediction in *** contrast,advances in image and spectral data have largely leveraged synthetic data enabled by high-quality forward models as well as by generative unsupervised Dl *** this article,we present a high-level overview of deep learning methods followed by a detailed discussion of recent developments of deep learning in atomistic simulation,materials imaging,spectral analysis,and natural language *** each modality we discuss applications involving both theoretical and experimental data,typical modeling approaches with their strengths and limitations,and relevant publicly available software and *** conclude the review with a discussion of recent cross-cutting work related to uncertainty quantification in this field and a brief perspective on limitations,challenges,and potential growth areas for Dl methods in materials science.

关键词： learning limitations textual

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PHBV Crystallization under Injection Molding Conditions:Influence of Packing Pressure and Mold Temperature

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Journal of Renewable Materials 2018年第3期6卷 270-276页

作者： G.el hajj Sleiman G.Colomines R.Deterre I.Petit e.leroy S.Belhabib UBl IUT NantesCNRSGEPEAUMR 6144OPERP2 Avenue du professeur Jean ROUXELBP 53944475 CarquefouFrance UBl CNRSGEPEAUMR 6144CRTT37Boulevard de l’Université44606 St Nazaire CedexFrance

Poly(3-hydroxy butyrate)-co-(3-hydroxy valerate)(PHBV)is a biobased and biodegradable *** semicrystalline bioplastic could be a good candidate for the replacement of some commodity plastics derived from ***,the control of the conditions of its processing in order to obtain optimal properties of the finished products remains a current research *** objective of this work is to better understand the crystallization under injection molding conditions by inline measurements during the *** focused on the influence of two key processing parameters,namely,mold temperature and packing *** modeling of inline temperature measurements allowed an inverse estimation of the thermodynamic melting temperature of PHBV and of the heat of crystallization’s variations with processing parameters.

关键词： Crystallization PHBV injection molding inline measurement

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Nonequilibrium dynamical phase transition of 3D kinetic Ising／Heisenberg spin system

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Chinese Physics B 2004年第2期13卷 243-250页

作者：邵元智 laiJ.K.l. ShekC.H. 林光明蓝图 DepartmentofPhysics ZhongshanUniversityGuangzhou510275China DepartmentofPhysicsandMaterialsScience CityUniversityofHongKongKowloonHongKong

We have studied the nonequilibrium dynamic phase transitions of both three-dimensional (3D) kinetic Ising and Heisenberg spin systems in the presence of a perturbative magnetic field by Monte Carlo simulation. The feature of the phase transition is characterized by studying the distribution of the dynamical order *** the case of anisotropic Ising spin system (ISS), the dynamic transition is discontinuous and continuous under low and high temperatures respectively, which indicates the existence of a tri-critical point (TCP) on the phase boundary separating low-temperature order phase and high-temperature disorder phase. The TCP shifts towards the higher temperature region with the decrease of frequency, I.e. TTCp=1.33×exp(-ω/30.7). In the case of the isotropic Heisenberg spin system (HSS), however, the situation on dynamic phase transition of HSS is quite different from that of ISS in that no stable dynamical phase transition was observed in kinetic HSS after a threshold time. The evolution of magnetization in the HSS driven by a symmetrical external field after a certain duration always tends asymptotically to a disorder state no matter what an initial state the system starts with. The threshold time τ depends upon the amplitude H0,reduced temperature T/TC and the frequency ωas τ=C·ωα·H-β0·(T/TC)-γ.

关键词： dynamical phase transition spin system Monte Carlo simulation

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高压直流电缆终端硅橡胶基非线性复合材料

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高电压技术 2019年第5期45卷 1654-1665页

作者：孙略张沛红李中原张瑞敏傅明利侯帅哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080 南方电网科学研究院有限责任公司广州510080

增强绝缘材料与电缆主绝缘材料之间的电导率差异会影响高压直流电缆终端的电场分布。通过向硅橡胶中添加纳米碳化硅、纳米二氧化硅、纳米炭黑、纳米石墨等填料,制备具有电导率非线性特性的硅橡胶基复合材料,研究纳米填料的掺杂种类、掺... 详细信息

增强绝缘材料与电缆主绝缘材料之间的电导率差异会影响高压直流电缆终端的电场分布。通过向硅橡胶中添加纳米碳化硅、纳米二氧化硅、纳米炭黑、纳米石墨等填料,制备具有电导率非线性特性的硅橡胶基复合材料,研究纳米填料的掺杂种类、掺杂含量对硅橡胶复合材料直流电导特性、直流击穿特性、介电频谱特性的影响,在考虑温度影响下,利用COMSOl Multiphysics仿真软件进行电场仿真,分析增强绝缘非线性电导特性对高压直流电缆终端电场分布的影响。结果表明:以石墨/炭黑掺杂量为5/3的硅橡胶复合材料作为高压直流电缆终端增强绝缘,可以有效改善高压直流电缆终端电场分布。

关键词：硅橡胶纳米碳化硅纳米二氧化硅纳米石墨纳米炭黑复合物非线性电导特性高压直流电缆终端电场仿真

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Jointly Optimized Spatial Histogram UNeT Architecture(JOSHUA)for Adipose Tissue Segmentation

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Biomedical engineering Frontiers 2022年第1期3卷 248-261页

作者： Joshua K.Peeples Julie F.Jameson Nisha M.Kotta Jonathan M.Grasman Whitney l.Stoppe Alina Zare Department of electrical and Computer engineering University of FloridaGainesvilleFL 32611USA Department of Chemical engineering University of FloridaGainesvilleFL 32611USA J.Crayton Pruitt Family Department of Biomedical engineering University of FloridaGainesvilleFL 32611USA Department of Biomedical engineering New Jersey Institute of TechnologyUniversity HeightsNewarkNJ 07102USA

*** aim to develop a machine learning algorithm to quantify adipose tissue deposition at surgical sites as a function of biomaterial *** *** our knowledge,this study is the first investigation to apply convolutional neural network(CNN)models to identify and segment adipose tissue in histological images from silk fibroin biomaterial *** designing biomaterials for the treatment of various soft tissue injuries and diseases,one must consider the extent of adipose tissue *** this work,we analyzed adipose tissue accumulation in histological images of sectioned silk fibroin-based biomaterials excised from rodents following subcutaneous implantation for 1,2,4,or 8 *** strategies for quantifying adipose tissue after biomaterial implantation are often tedious and prone to human bias during *** used CNN models with novel spatial histogram layer(s)that can more accurately identify and segment regions of adipose tissue in hematoxylin and eosin(H&e)and Masson’s trichrome stained images,allowing for determination of the optimal biomaterial *** compared the method,Jointly Optimized Spatial Histogram UNeT Architecture(JOSHUA),to the baseline UNeT model and an extension of the baseline model,attention UNeT,as well as to versions of the models with a supplemental attention-inspired mechanism(JOSHUA+and UNeT+).*** inclusion of histogram layer(s)in our models shows improved performance through qualitative and quantitative *** results demonstrate that the proposed methods,JOSHUA and JOSHUA+,are highly beneficial for adipose tissue identification and *** new histological dataset and code used in our experiments are publicly available.

关键词： injuries implantation Spatial

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真耳测试对听障患者助听器满意度影响的研究

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中国听力语言康复科学杂志 2018年第4期16卷 305-308页

作者： AM Amlani J Pumford e Gessling 齐力(译) 不详温哥华总医院 British Colombia Canada V323K3

目的探讨真耳测试(real ear measurement,ReM)是否为助听器验配服务过程中的关键手段。方法根据是否助听和助听效果招募3组(经验组、助听不佳组和未助听组)共60名受试者,配戴同款助听器,同组内分别采用不同调试方案(Quick-fit和ReM),通... 详细信息

目的探讨真耳测试(real ear measurement,ReM)是否为助听器验配服务过程中的关键手段。方法根据是否助听和助听效果招募3组(经验组、助听不佳组和未助听组)共60名受试者,配戴同款助听器,同组内分别采用不同调试方案(Quick-fit和ReM),通过问卷调查受试者对助听器验证服务的反映,并对结果进行统计分析。结果经验组、助听不佳组和未助听组中采用ReM方案的受试者在支付意愿、情绪测量、品质价值和价值评估方面均高于Quick-fit方案,且差异具有显著统计学意义(PeM方案的验证服务可有效提升不同类型助听器使用者的满意度。

关键词：真耳测试助听器验配满意度

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物理学报 2009年第8期58卷 5329-5334页

作者：施德恒张金平孙金锋刘玉芳朱遵略空军第一航空学院基础部信阳464000 信阳师范学院物理电子工程学院信阳464000 河南师范大学物理与信息工程学院新乡453007

运用单双迭代三重激发耦合簇理论和相关一致五重基对SiH2的基态结构进行了优化,并在优化结构的基础上进行了离解能和振动频率的计算.结果表明:SiH2的基态为C2v结构,平衡核间距RSi—H=0.15163nm,H—Si—H键的键角α=92.363°,离解能De(HS... 详细信息

运用单双迭代三重激发耦合簇理论和相关一致五重基对SiH2的基态结构进行了优化,并在优化结构的基础上进行了离解能和振动频率的计算.结果表明:SiH2的基态为C2v结构,平衡核间距RSi—H=0.15163nm,H—Si—H键的键角α=92.363°,离解能De(HSi—H)=3.2735eV,频率ν1(a1)=1020.0095cm-1,ν2(a1)=2074.8742cm-1,ν3(a1)=2076.4762cm-1.这些结果与实验值均较为相符.对H2的基态使用优选出的cc-pV6Z基组、对SiH的基态使用优选出的aug-cc-pV5Z基组进行几何构型与谐振频率的计算并进行单点能扫描,且将扫描结果拟合成了解析的Murrell-Sorbie函数.与实验结果及其他理论计算结果的比较表明,本文关于SiH自由基光谱常数(De,Re,ωe,Be,αe和ωeχe)的计算结果达到了很高的精度.采用多体项展式理论导出了SiH2(C2v,X1A1)自由基的解析势能函数,其等值势能图准确再现了它的离解能和平衡结构特征.同时还给出了SiH2(C2v,X1A1)自由基对称伸缩振动等值势能图中存在的两个对称鞍点,对应于SiH+H→SiH2反应,势垒高度为0.5084eV.

关键词： SiH2,Murrell-Sorbie函数,多体项展式理论,解析势能函数

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Dynamical Behavior for a Cross-Diffusion Model of Forest

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Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation 1997年第4期2卷 216-219页

作者： Yuanqu lIN2 (School of Mathematical Sciences,Peking Univ.,Beijing1 0 0 871 ) e- mail:lyqe@sxx0 .*** School of Mathematical Sciences Peking University Beijing 100871 China

In this paper,the existence of a bounded global attractor for a Cross- Diffusion model of forest with homogeneous Dirichlet boundary condition is proved under some condition on the parameters.

关键词： Age- structured forest model cross- diffusion equivalent norm l yapunov function α - contraction gradient semigroup

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l人晶体膜内蛋白MP19基因(lIM2)启动子上一个晶体特异顺式元件的鉴定(英文)

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生物工程学报 2004年第4期20卷 507-515页

作者：徐恒张叔人桑建利齐若梅 Robert l Church 中国医学院中国协和医科大学北京100730 中国医学院中国协和医科大学肿瘤所免疫室北京100021 北京师范大学生命科学院细胞所北京100875 卫生部老年医学重点实验室北京100730 美国emory大学医学院眼科研究中心

使用重叠和变异的寡核苷酸作为探针 ,凝胶迁移分析和竞争实验分析了lIM2转录起始位点上游 - 4 7至- 32的区域 ,与其高度亲和结合的一个蛋白复合体看来仅仅结合到这个DNA双链区域的“敏感”位点。这个位点的序列由 4个G核苷 ,接着 7个其... 详细信息

使用重叠和变异的寡核苷酸作为探针 ,凝胶迁移分析和竞争实验分析了lIM2转录起始位点上游 - 4 7至- 32的区域 ,与其高度亲和结合的一个蛋白复合体看来仅仅结合到这个DNA双链区域的“敏感”位点。这个位点的序列由 4个G核苷 ,接着 7个其他核苷酸 (AACCTAA)及连着另外 4个G核苷组成 ,即GGGGAACCTAAGGGG ;我们称其为Hsu元件。使用含有这个元件或相应的变异元件所构建的lIM2基因启动子 CAT质粒的活性分析表明Hsu元件是位于lIM2基因启动子之内 ,它是lIM2基因表达所必须的。结合到Hsu元件的反式因子存于晶体发育期间 ,看来是晶体特异性的。由于lIM2基因启动子并不包含一个经典的TATA盒 ,这个Hsu元件可能充当RNA复制酶复合体结合的位点。

关键词：人类晶状体纤维膜 MPl9 启动子基因内膜蛋白

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48个月内体质量改变与半月板退变进展的相关性:来自骨关节炎倡议的数据

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国际医学放射学杂志 2018年第3期 360-361页

作者： J.B.Guimaraes M.C.Nevitt C.e.McCulloch B.J.Schwaiger A.S.Gersing l.Facchetti 王珊珊 Musculoskeletal and Quantitative Imaging Research Group (MQIR) Department of Radiology and Biomedical Imaging University of California

摘要目的探讨48个月体质量改变与半月板退变(MID)进展的相关性。方法本研究共纳入了487例MID病人,并在基线和48个月后行扫描方案相同的3 T MRI检查

关键词：

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