Chiral magnets have attracted a large amount of research interest in recent years because they support a variety of topological defects, such as skyrmions and bimerons, and allow for their observation and manipulation through several techniques. They also have a wide range of applications in the field of spintronics, particularly in developing new technologies for memory storage devices. However, the vast amount of data generated in these experimental and theoretical studies requires adequate tools, among which machine learning is crucial. We use a Convolutional Neural Network (CNN) to identify the relevant features in the thermodynamical phases of chiral magnets, including (anti-)skyrmions, bimerons, and helical and ferromagnetic states. We use a flexible multi-label classification framework that can correctly classify states in which different features and phases are mixed. We then train the CNN to predict the features of the final state from snapshots of intermediate states of a lattice Monte Carlo simulation. The trained model allows identifying the different phases reliably and early in the formation process. Thus, the CNN can significantly speed up the large-scale simulations for 3D materials that have been the bottleneck for quantitative studies so far. Moreover, this approach can be applied to the identification of mixed states and emerging features in real-world images of chiral magnets.


翻译:近年来,Chiral磁铁吸引了大量研究兴趣,因为它们支持了天体和双刃等各种地形缺陷,并允许通过若干技术进行观察和操纵。它们还在脊柱学领域,特别是在开发存储装置新技术方面,有着广泛的应用。然而,这些实验和理论研究中产生的大量数据需要适当的工具,其中机器学习至关重要。我们使用一个革命神经网络(CNN)来查明手淫磁铁热动力阶段的相关特征,包括(反)天空、双刃、直升机和铁磁州。我们使用一个灵活的多标签分类框架,对不同特征和阶段混杂的状态进行正确分类。然后我们培训CNN,从中间状态的图画中预测最后状态的特征。经过培训的模型可以确定形成过程的可靠和早期的不同阶段。因此CNN可以大大加快对3D材料的大规模模拟,3D材料、双刃以及直升机和铁磁电磁状态的模型可以被广泛应用到新的磁体识别方式中。

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