Symmetry prediction and knowledge discovery from X-ray diffraction patterns using an interpretable machine learning approach

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作者
Y. Suzuki,Hideitsu Hino,Takafumi Hawai,Kotaro Saito,Masato Kotsugi,Kanta Ono
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:10 (1) 被引量:62
标识
DOI:10.1038/s41598-020-77474-4
摘要

Abstract Determination of crystal system and space group in the initial stages of crystal structure analysis forms a bottleneck in material science workflow that often requires manual tuning. Herein we propose a machine-learning (ML)-based approach for crystal system and space group classification based on powder X-ray diffraction (XRD) patterns as a proof of concept using simulated patterns. Our tree-ensemble-based ML model works with nearly or over 90% accuracy for crystal system classification, except for triclinic cases, and with 88% accuracy for space group classification with five candidates. We also succeeded in quantifying empirical knowledge vaguely shared among experts, showing the possibility for data-driven discovery of unrecognised characteristics embedded in experimental data by using an interpretable ML approach.

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