原子力显微镜与软材料压痕的贝叶斯变点分析
应用统计
2011-10-03 v1 材料科学
仪器与探测器
摘要
材料压痕研究（其中探针与实验样品进行受控物理接触）长期以来一直是科学家表征材料力学性能的主要手段。最近，基于相同基本原理的原子力显微镜的出现，彻底改变了细胞和组织等软生物材料的纳米尺度分析。本文通过一个适用于不同物理尺度实验的接触前后数据变点分析框架，解决了与材料压痕和原子力显微镜相关的推断问题。提出了一个分层贝叶斯模型，以解释实验观察到的变点平滑性约束和测量误差变异性，并开发并采用了高效的蒙特卡洛方法，通过后验采样实现对杨氏模量（材料刚度的关键量化指标）等参数的推断。这些结果首次通过优化且全自动的高通量算法，为材料科学界提供了严格的推断程序和不确定性量化，并作为公开可用的软件包BayesCP实现。为了展示该方法的一致准确性和广泛适用性，展示了来自作者及其他研究者进行的宏观和微观材料实验（包括硅胶、神经元和红细胞）的各种数据集的结果。
引用
@article{arxiv.0909.5438,
title = {Bayesian changepoint analysis for atomic force microscopy and soft material indentation},
author = {Daniel Rudoy and Shelten G. Yuen and Robert D. Howe and Patrick J. Wolfe},
journal= {arXiv preprint arXiv:0909.5438},
year = {2011}
}
备注
20 pages, 6 figures; submitted for publication