要約
X線吸収分光法(XAS)は、局所原子環境を調査するための強力な手法ですが、その解釈は、専門家主導の分析、計算高価なシミュレーション、および要素固有のヒューリスティックの必要性によって制限されたままです。
機械学習における最近の進歩は、XAS解釈を加速するための有望であることが示されていますが、多くの既存のモデルは、特定の要素、エッジタイプ、またはスペクトルレジームに狭く焦点を当てています。
この作業では、Xastructを提示します。これは、結晶構造からXASスペクトルを予測し、XAS入力から局所構造記述子を推測できる学習フレームワークです。
Xastructは、周期表の70を超える要素にまたがる大規模なデータセットでトレーニングされており、さまざまな化学および結合環境への一般化を可能にします。
このモデルには、XASスペクトルから隣接原子タイプを直接予測するための最初の機械学習アプローチと、要素固有のチューニングを必要としない平均最寄りのniighbor距離の統一回帰モデルが含まれます。
2つのパイプラインを単一のエンドツーエンドモデルに統合することを調査しましたが、経験的な結果はパフォーマンスの劣化を示しました。
その結果、最適な精度とタスク固有のパフォーマンスを確保するために、2つのタスクが独立して訓練されました。
Xastructは、複雑な構造プロパティマッピングとよりシンプルなタスク用の効率的なベースラインモデルと深いニューラルネットワークを組み合わせることにより、データ駆動型のXAS分析と局所構造推論のためのスケーラブルで拡張可能なソリューションを提供します。
ソースコードは、紙の受け入れ時にリリースされます。
要約(オリジナル)
X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) is a powerful technique for probing local atomic environments, yet its interpretation remains limited by the need for expert-driven analysis, computationally expensive simulations, and element-specific heuristics. Recent advances in machine learning have shown promise for accelerating XAS interpretation, but many existing models are narrowly focused on specific elements, edge types, or spectral regimes. In this work, we present XAStruct, a learning framework capable of both predicting XAS spectra from crystal structures and inferring local structural descriptors from XAS input. XAStruct is trained on a large-scale dataset spanning over 70 elements across the periodic table, enabling generalization to a wide variety of chemistries and bonding environments. The model includes the first machine learning approach for predicting neighbor atom types directly from XAS spectra, as well as a unified regression model for mean nearest-neighbor distance that requires no element-specific tuning. While we explored integrating the two pipelines into a single end-to-end model, empirical results showed performance degradation. As a result, the two tasks were trained independently to ensure optimal accuracy and task-specific performance. By combining deep neural networks for complex structure-property mappings with efficient baseline models for simpler tasks, XAStruct offers a scalable and extensible solution for data-driven XAS analysis and local structure inference. The source code will be released upon paper acceptance.
arxiv情報
著者 | Yufeng Wang,Peiyao Wang,Lu Ma,Yuewei Lin,Qun Liu,Haibin Ling |
発行日 | 2025-06-13 15:58:05+00:00 |
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