Electron and scanning probe microscopy produce vast amounts of data in the form of images or hyperspectral data, such as EELS or 4D STEM, that contain information on a wide range of structural, physical, and chemical properties of materials. To extract valuable insights from these data, it is crucial to identify physically separate regions in the data, such as phases, ferroic variants, and boundaries between them. In order to derive an easily interpretable feature analysis, combining with well-defined boundaries in a principled and unsupervised manner, here we present a physics augmented machine learning method which combines the capability of Variational Autoencoders to disentangle factors of variability within the data and the physics driven loss function that seeks to minimize the total length of the discontinuities in images corresponding to latent representations. Our method is applied to various materials, including NiO-LSMO, BiFeO3, and graphene. The results demonstrate the effectiveness of our approach in extracting meaningful information from large volumes of imaging data. The fully notebook containing implementation of the code and analysis workflow is available at https://github.com/arpanbiswas52/PaperNotebooks


翻译:电子和扫描探测器显微镜以图像或超光谱数据的形式产生大量数据,如ELELS或4DSTEM等,其中包括关于材料的结构、物理和化学特性的广泛信息。为了从这些数据中获取宝贵的见解,关键是要在数据中确定物理上独立的区域,例如阶段、铁质变异物和它们之间的界限。为了进行易于解释的特征分析,同时以有原则的和不受监督的方式与明确界定的界限相结合,我们在此提出一种物理增强机学习方法,将挥发性自动编码器在数据内分解变异因素的能力和物理学驱动的损失功能结合起来,以尽量缩短与潜表相对应的图像的不连续时间。我们的方法适用于各种材料,包括NiO-LSMO、BiFO3和石墨。结果表明我们从大量成像数据中提取有意义信息的方法的有效性。载有代码和分析工作流程的完整笔记本可在https://github.com/arpanbisiwas52/Papernotolbooks查阅。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月28日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
Arxiv
12+阅读 · 2019年3月14日
Arxiv
15+阅读 · 2018年4月3日
VIP会员
相关资讯
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员