Materialinformatik: Was ist damit gemeint?

Ansatz, der Werkstoffdaten mit maschinellem Lernen und anderen Methoden auswertet, um Eigenschaften vorherzusagen und die als Nächstes zu untersuchenden Werkstoffe auszuwählen. In Verbindung mit Simulation und Experiment beschleunigt er die Werkstoffentwicklung.

Japanische Bezeichnung: マテリアルズ・インフォマティクス

„Materialinformatik“ kommt in 1 Übungsfrage aus 1 Thema vor, darunter Computergestützte Materialwissenschaft.

Fachgebiet: Computergestützte Materialwissenschaft

Selbst ausprobieren: Fragen zu Materialinformatik

Welcher Hinweis ist richtig, wenn in der Materialinformatik aus Daten bekannter Werkstoffe ein Modell des maschinellen Lernens erstellt wird, um Eigenschaften neuer Werkstoffe vorherzusagen?

  1. AJe kleiner der Fehler auf den Trainingsdaten, desto genauer sind zwangsläufig auch die Vorhersagen für neue Werkstoffe; einziges Ziel ist daher, den Trainingsfehler zu minimieren
  2. BDie Güte wird am Fehler auf nicht zum Training verwendeten Daten (z. B. durch Kreuzvalidierung) beurteilt, und Vorhersagen weit außerhalb des Bereichs der Trainingsdaten sind wenig verlässlich
  3. CAuch bei wenigen Daten bringen immer mehr Deskriptoren (Merkmale) mehr Information, sodass die Vorhersagen für neue Werkstoffe zwangsläufig genauer werden
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Lösung: B. Die Güte wird am Fehler auf nicht zum Training verwendeten Daten (z. B. durch Kreuzvalidierung) beurteilt, und Vorhersagen weit außerhalb des Bereichs der Trainingsdaten sind wenig verlässlich

Ein Modell des maschinellen Lernens lernt eine Funktion, die die Zieleigenschaft aus Deskriptoren (Merkmalen) vorhersagt, in denen Zusammensetzung, Kristallstruktur usw. als Zahlen ausgedrückt sind. Wird es zu stark an die Trainingsdaten angepasst (Überanpassung), ist der Fehler auf diesen Daten zwar klein, die Vorhersage für neue Daten aber schlecht. Deshalb werden die Daten in Trainings- und Validierungsdaten aufgeteilt oder es wird eine Kreuzvalidierung durchgeführt, und die Güte wird am Fehler auf nicht zum Training verwendeten Daten beurteilt. Werden bei wenigen Daten zu viele Deskriptoren verwendet, tritt leicht Überanpassung auf. Außerdem ist ein Modell zwar gut im Interpolieren innerhalb des Bereichs der Trainingsdaten, aber schwach beim Extrapolieren weit darüber hinaus. Daher werden die Daten effizient ergänzt, etwa mit der Bayesschen Optimierung, die anhand von Vorhersagewert und Unsicherheit den nächsten zu prüfenden Kandidaten auswählt.

Fragen, in denen „Materialinformatik“ vorkommt (1)

  1. Welcher Hinweis ist richtig, wenn in der Materialinformatik aus Daten bekannter Werkstoffe ein Modell des maschinellen Lernens erstellt wird, um Eigenschaften neuer Werkstoffe vorherzusagen?

Verwandte Begriffe

CALPHAD-Methode Dichtefunktionaltheorie Finite-Elemente-Methode (FEM) Interatomares Potential Molekulardynamik Monte-Carlo-Methode Phasenfeldmethode

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