شماره مدرك
21268
شماره راهنما
2523 دكتري
پديد آورنده
عابدي اورنگ، اكرم
عنوان
پيشبيني دماي كوري مواد مغناطيسي با يادگيري ماشين: مهندسي توصيفگرها، شبكههاي عصبي گراف و اهميت دادههاي پالايششده
مقطع تحصيلي
دكتري
گرايش تحصيلي
ماده چگال محاسباتي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
چهارده، 128ص. :مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
دماي كوري , يادگيري ماشين , يادگيري جمعي , شبكه عصبي گراف , مهندسي ويژگي , انرژي يونيزاسيون
تاريخ ورود اطلاعات
1405/07/05
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
فيزيك
دانشكده
فيزيك
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/07/05
كد ايرانداك
23253997
چكيده فارسي
مواد مغناطيسي به دليل نقش اساسي در فناوريهاي نوين از جمله ذخيرهسازي داده، سامانههاي اسپينترونيكي، حسگرها و تجهيزات الكترومغناطيسي، از جايگاه ويژهاي در علم و مهندسي مواد برخوردارند. يكي از پارامترهاي كليدي تعيينكننده عملكرد اين مواد، دماي كوري است كه بيانگر گذار فاز از حالت فرومغناطيس به پارامغناطيس بوده و بهطور مستقيم به تركيب شيميايي، ساختار الكتروني و برهمكنشهاي اتمي وابسته است. پيشبيني دقيق اين كميت همواره چالشي اساسي در طراحي مواد مغناطيسي جديد محسوب ميشود.
در اين پژوهش، چارچوبي مبتني بر يادگيري ماشين براي پيشبيني دماي كوري ارائه شده است كه در آن نقش كيفيت دادهها، مهندسي ويژگيها و بهكارگيري مدلهاي پيشرفته بهصورت نظاممند بررسي شده است. نتايج نشان ميدهد استفاده از دادههاي پالايششده و معتبر، تأثير قابلتوجهي بر بهبود عملكرد مدلهاي پيشبيني دارد. در فرآيند استخراج ويژگي، دو رويكرد اصلي شامل توصيفگرهاي مبتني بر تركيب شيميايي و شبكههاي عصبي گراف بهكار گرفته شدهاند. شبكههاي عصبي گراف با مدلسازي تركيبات در قالب گرافي مبتني بر ويژگيهاي عناصر، امكان يادگيري برهمكنشهاي تركيبي و وابستگيهاي غيرخطي ميان عناصر را فراهم ميكنند و در تركيب با روشهاي يادگيري جمعي، موجب افزايش توان پيشبيني مدل ميشوند.
تحليل اهميت ويژگيها نشان ميدهد كه ويژگيهاي مرتبط با ساختار الكتروني، بهويژه انرژيهاي يونيزاسيون، نقش تعيينكنندهاي در پيشبيني دماي كوري ايفا ميكنند.
در مجموع، نتايج اين پژوهش نشان ميدهد كه تلفيق دادههاي باكيفيت، مهندسي ويژگي هدفمند و مدلهاي پيشرفته يادگيري ماشين ميتواند مسير طراحي و كشف مواد مغناطيسي جديد با دماي كوري مطلوب را تسريع كند.
چكيده انگليسي
Materials with magnetic properties play a fundamental role in modern technologies, including data storage, spintronic systems, sensors, and electromagnetic devices, and hold a special position in materials science and engineering. One of the key parameters determining the performance of these materials is the Curie temperature, which indicates the phase transition from the ferromagnetic to the paramagnetic state and depends directly on the chemical composition, electronic structure, and atomic interactions. Accurate prediction of this quantity has always been a major challenge in designing new magnetic materials.
In this study, a machine learning-based framework is proposed to predict the Curie temperature, and the effects of data quality, feature engineering, and advanced model applications are systematically investigated. The results show that using refined and reliable data has a significant impact on improving the performance of prediction models. In the feature extraction process, two main approaches, including composition-based descriptors and graph neural networks, are employed. Graph neural networks, by modeling compounds as feature-based graphs of elements, enable learning of combinatorial interactions and nonlinear dependencies among elements, and, in combination with ensemble learning methods, enhance the predictive power of the models.
Feature importance analysis indicates that features related to the electronic structure, especially ionization energies, play a decisive role in predicting the Curie temperature. Overall, the results of this study demonstrate that integrating high-quality data, targeted feature engineering, and advanced machine learning models can accelerate the design and discovery of new magnetic materials with desired Curie temperatures.
استاد راهنما
مجتبي اعلائي , فرهاد شهبازي دستجرده
استاد داور
جلال ذهبي , حميده شاكري پور , علي صادقي