Российские ученые впервые обучили нейросеть анализу данных фотоэлектронной спектроскопии

Ученые из Новосибирска первыми в России разработали модель глубокого машинного обучения для автоматической обработки спектров рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС). Ее внедрение в десятки раз сократит время при проведении экспериментов в различных научных отраслях, сообщает ТАСС.

По словам разработчика из Новосибирского госуниверситета Артема Вахрушева, потребность в обработке данных резко возрастет после запуска Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ). Но пока не придумали инструмент для их автоматизированной обработки. Для решения этой проблемы ученые впервые привлекли искусственный интеллект. Для обучения нейросетевой модели использовались многочисленные данные, содержащие шумы, пики и фоны, которые наблюдаются при фотоэлектронной спектроскопии. Также ученые разработали алгоритм для улучшения анализа полученных результатов. 

РФЭС является методом изучения элементного состава, химических и электронных свойств атомов на поверхности материала. Он базируется на явлении внешнего фотоэффекта. Чтобы получить спектры, материал облучают рентгеновскими лучами. Затем регистрируют, сколько испущено электронов и какова их энергия связи. Этот метод широко применяется в материаловедении, физике полупроводников и других областях науки. Для проверки действия модели и алгоритмов исследователи использовали спектры хлорида серебра, полученные в Институте катализа СО РАН.

Оказалось, что обработка сегментов спектра нейросетью дает результаты, близкие к анализу, проводимому человеком. Однако ее эффективность по времени намного выше. Нейросеть тратит на обработку одного спектра меньше секунды на стандартном ноутбуке. А специалист обрабатывает тот же объем данных за 10 минут. 

В настоящее время участники проекта разрабатывают графический интерфейс для нейросети. Кроме того, они намерены добавить возможность потоковой обработки большого количества спектров, что позволит отслеживать динамику изменения состава изучаемой поверхности.

Ранее сообщалось, что в Центре коллективного пользования СКИФ под Новосибирском будет 46 станций. Это самый мощный в мире источник синхротронного излучения. Его появление в России открывает, в том числе, новые возможности для разработки лекарств. 

Фото: iStock.com, gorodenkoff