Vorauswahl von Hochtemperatur-Supraleitern
Wie gut unsere Engine bekannte Supraleiter danach ordnet, ob sie auch bei höheren Temperaturen supraleitend bleiben: eine Vorauswahl, geprüft an Materialien, die sie nicht kannte.
Vergleichstest
Die Frage
Kann unsere Engine bei Materialien, die bekanntermaßen supraleiten, aus Kristallstruktur und Zusammensetzung erkennen, welche auch bei höheren Temperaturen noch supraleiten?
Das Ergebnis
Unter 3 884 bekannten Supraleitern ordnet unsere Engine, welche oberhalb von 30 K supraleiten und welche oberhalb von 77 K, der Temperatur von flüssigem Stickstoff. Bei Materialien, die sie nicht kannte, erreicht ihre Rangfolge einen Wert von 0,92 für über 30 K und 0,96 für über 77 K, auf einer Skala, auf der 0,5 einem Münzwurf entspricht und 1 perfekt ist.
Das meiste davon stammt aus der Zusammensetzung: Eine einfache Zusammenfassung davon erreicht allein 0,89 und 0,93. Jeder Wert ist der Median aus 20 Durchläufen.
Die Kontrolle
Jeder Test hielt ganze Familien zurück: Ein Material und jede Variante auf demselben Ausgangskristall, dotierte Versionen eingeschlossen, blieben immer auf derselben Seite. Jeder der 20 Durchläufe hielt ein neues, zufälliges Fünftel der Familien zurück.
Auf denselben 50 Aufteilungen hob die Struktur, zur einfachen Zusammenfassung der Zusammensetzung hinzugefügt, den Wert in 40 davon für über 30 K und in 38 für über 77 K. Ein Münzwurf schafft das seltener als einmal in tausend Versuchen.
Werden die Strukturdaten zwischen den Materialien vertauscht, verschwindet ihr Gewinn. In einem Test, der die Supraleiter in drei Temperaturklassen einteilt, fügen die echten Daten der einfachen Zusammenfassung 4,8 Punkte Genauigkeit hinzu; vertauscht kosten sie 2,4.
Die Grenze
Es ist eine Vorauswahl, keine Vorhersage der genauen Temperatur. Sie ordnet Materialien, von denen bekannt ist, dass sie supraleiten; bei der Frage, ob ein Material überhaupt supraleitet, liegt sie nahe am Zufall (etwa 0,6, wobei 0,5 einem Münzwurf entspricht).
Das meiste Signal steckt in der Zusammensetzung. Gegenüber einem stärkeren Modell, das nur die Zusammensetzung nutzt und auf sieben Eigenschaften der Elemente beruht (35 Zahlen insgesamt), brachte die Struktur im Drei-Klassen-Test keinen messbaren Gewinn (−0,05 Punkte), und dieses Modell allein schnitt besser ab als unseres (76,7 % gegenüber 72,6 %).
Bei 30 K schwankt der Wert stark von Durchlauf zu Durchlauf: Die meisten Durchläufe lagen zwischen 0,66 und 0,97. Nur wenige Materialien stehen oben: 536 der 3 884 supraleiten oberhalb von 30 K und 140 oberhalb von 77 K. Die Engine liest den undotierten Ausgangskristall, was Materialien benachteiligt, deren Temperatur von der Dotierung abhängt. Die Rangfolge selbst stammt aus einem einfachen Modell, das an den Materialien außerhalb des jeweiligen Tests trainiert wurde.
Daten und Lizenz
Die Daten: 3DSC, ein öffentlicher Datensatz von Sommer und Kollegen, der gemessene Supraleiter aus der SuperCon-Datenbank mit Kristallstrukturen aus dem Materials Project verbindet. Er umfasst 5 773 Materialien; 5 622 davon ließen sich einlesen, darunter 3 884 Supraleiter.
Der Datensatz ist unter der Lizenz CC BY 4.0 veröffentlicht.
Ansprechpartner
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