基于 GPU 加速贝叶斯变分推断的 X 射线衍射晶体相快速综合搜索
材料科学
2025-01-17 v1 计算物理
应用统计
摘要
在 X 射线衍射数据分析中，识别晶体相对于解释材料至关重要。通常方法是通过主衍射峰的一致性来识别晶体相。该方法将晶体相作为单个晶体相进行匹配，而不是作为晶体相的组合，方式类似于贪心方法。如果获得多个候选，研究人员必须主观选择晶体相。因此，识别结果依赖于研究人员对材料科学的经验和知识。为解决此问题，我们 developed 了一种贝叶斯估计方法，用于识别晶体相的组合，考虑整个轮廓。该方法通过对所有可能的组合进行近似穷举搜索来估计晶体相组合的贝叶斯后验概率。这一方法考虑了所有峰形和相位组合的晶体相识别方法。然而，获取分析结果需要数小时。本研究的目标是开发一种能够在秒钟内提供结果的贝叶斯晶体相识别方法，即实际的计算时间。我们引入变分稀疏估计和 GPU 计算。即使在分析 个候选晶体相组合的情况下，该方法也能在 10 秒内提供结果。此外，本方法识别的晶体相与使用高精度算法的先前研究结果一致。
引用
@article{arxiv.2501.09308,
title = {Rapid, Comprehensive Search of Crystalline Phases from X-ray Diffraction in Seconds via GPU-Accelerated Bayesian Variational Inference},
author = {Ryo Murakami and Kenji Nagata and Yoshitaka Matsushita and Masahiko Demura},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.09308},
year = {2025}
}