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【02.18】“青年科技工作者園地”第146次活動：數據挖掘與高能衍射實驗的云數據分析平臺

文章來源: 發(fā)布時間:2022-02-09 【字體:大   中   小】
“青年科技工作者園地”第146次活動
報告題目：數據挖掘與高能衍射實驗的云數據分析平臺（Data Mining and High-Energy Diffraction Data Analysis in the Cloud）
報告人：楊龍 博士
時間：2022年2月18日（周五）下午14:00
地點：計算中心二樓會議室（東莞同事和同學通過視頻）
騰訊會議：964-408-083

摘要：
材料的原子結構與其所表現出的性質之間存在構效關系，即結構決定了材料的性質。因此，為了更好地調控性質，對材料的原子結構進行定量分析及三維建模是研究的關鍵。人們常用的傳統(tǒng)X射線粉末衍射XRD技術可研究晶體材料的周期性結構。近年來，基于同步輻射光源等高能衍射的原子對分布函數(atomic pair distribution function, PDF)技術是一種新型局域原子結構建模技術，不受限于晶體周期性邊界條件，可用于研究晶態(tài)及非晶態(tài)材料的局域結構，如低維納米態(tài)、非定形態(tài)、合金、液態(tài)等，分辨率可達0.01納米量級。
此次報告將首先介紹 PDF衍射實驗的理論背景及其相關數據處理過程，包括同步輻射X射線衍射和散裂源中子衍射。此外，將介紹一種新型的部署在云端服務器的PDF數據分析處理平臺(https://pdfitc.org)，該平臺可以幫助科研工作者快速地實時分析新型材料的衍射數據。在目前版本中，提供了四種不同數據分析算法軟件。以其中的結構挖掘算法為例，將詳細介紹該云計算平臺的使用步驟。在實驗采集獲得PDF衍射數據后，由于PDF結構建模過程中對初始模型的精度要求高， 結構篩選長期以來是由人工完成的，往往需要耗時數天甚至數周。該算法利用數據挖掘方法，結合開源材料結構數據庫，進行自動篩選和回歸擬合，獲得最佳材料結構模型。將過去耗時數天的PDF結構建模工作縮短為數分鐘至數小時。該平臺有望成為今后開展高通量原位衍射實驗及材料基因學等方向提供數據分析支持。

報告人簡介：
楊龍博士，2011至2015年本科就讀于復旦大學信息科學與工程學院光信息科學與工程專業(yè)。2015至2021年在美國哥倫比亞大學應用物理與應用數學系的材料科學與工程專業(yè)碩博連讀。同時在2017至2020年期間為美國橡樹嶺國家實驗室散裂中子源衍射科學組的聯合培養(yǎng)博士生。他在博士研究階段，師從于在哥倫比亞大學及美國布魯克海文國家實驗室任職的Simon Billinge教授，發(fā)展基于同步輻射X射線和散裂中子源的高能衍射原子對分布函數(atomic pair distribution function, PDF)這一新型材料表征技術。著重研究數據挖掘等新型數據科學方法來解決PDF分析中的篩選最佳材料結構模型等方法論問題。同時為了更進一步地推廣PDF技術，開發(fā)建立了PDF數據分析云服務平臺（https://pdfitc.org）及其相應的衍射實驗數據庫，為用戶提供在線數據分析及可視化。 該云數據分析平臺可服務全球科學家來研究各類晶態(tài)，非晶態(tài)，及納米態(tài)新型材料的微觀原子局域結構與其宏觀物理性質之間的構效關系，加速衍射學科的發(fā)展。相關的方法論研究及其應用成果寫入了學術專著部分章節(jié)1部，由國際知名學術出版商愛思唯爾出版。以第一作者及合作身份發(fā)表十余篇國際學術論文，如Physical Review B, Advanced Materials, Chemistry of Materials等期刊。先后獲得中國國家獎學金、復旦大學望道學者等榮譽，并擔任ACS Applied Nano Materials等國際學術期刊審稿人。
 
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