Сибирский федеральный университет

Перевод названия: Applying a self-configuring genetic algorithm for modeling the atomic crystalline structure of a chemical compounds using X-ray diffraction data

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2014

Идентификатор DOI: 10.7256/2305-6061.2014.4.14028

Ключевые слова: эволюционные алгоритмы, генетические алгоритмы, самоконфигурация генетических алгоритмов, кристаллическая структура, рентгеновская порошковая дифракция, полнопрофильный анализ, определение кристаллической структуры, самоконфигурация, дифрактограмма, генетические операторы

Аннотация: Предметом исследования в данной работе является оценка возможности и степени эффективности применения самоконфигурирующегося генетического алгоритма глобальной оптимизации (СГА) для автоматизации задачи определения атомной кристаллической структуры новых веществ по данным порошковой рентгеновской дифракции. Предложенный вариант алгоритма СГА исследован на задаче определения известной кристаллической структуры химического соединения Ba2CrO4, в которой требовалось найти расположение 7-ми независимых атомов в элементарной кристаллической ячейке. Для анализа эффективности и определения частоты сходимости структурных моделей к истинной структуре этого вещества в процессе эволюционного поиска было сделано несколько десятков запусков СГА с различными размерами популяций структурных моделей и типами генетических операций. Суть метода самоконфигурирования состоит в том, что подбор оптимальных генетических операторов селекции, скрещивания и мутации из предложенного множества их возможных вариантов производится самим алгоритмом СГА в ходе решения задачи. Вероятности для операторов быть выбранными для генерации очередного поколения популяции структурных моделей адаптируются, исходя из успешности эволюции с помощью этих операторов на предыдущем поколении. Это приводит к автоматическому выбору наилучших операторов, обеспечивающих сходимость структурных моделей к истинной кристаллической структуре. Одной из основных проблем, препятствующих применению стохастических эволюционных генетических алгоритмов для структурного анализа, является необходимость нетривиального эмпирического подбора генетических операторов. Применение самоконфигурируемого генетического алгоритма для автоматизации выбора оптимальных генетических операторов в задаче моделирования атомной кристаллической структуры химических соединений по данным рентгеновской дифракции предложено впервые. При определении кристаллической структуры Ba2CrO4 по СГА достигнута частота сходимости к истинной структуре этого вещества 80%. Это создает возможность разработки автоматизированного эволюционного генетического алгоритма структурного анализа по рентгенодифракционным данным.

Журнал: Программные системы и вычислительные методы

Выпуск журнала: № 4

Номера страниц: 500-512

ISSN журнала: 23056061

Место издания: Москва

Издатель: Общество с ограниченной ответственностью "НБ-Медиа"

• Бураков Сергей Васильевич (Сибирский федеральный университет, институт цветных металлов и материаловедения)
• Залога Александр Николаевич (Сибирский федеральный университет, институт цветных металлов и материаловедения)
• Панькин Сергей Игоревич (Сибирский федеральный университет, институт цветных металлов и материаловедения)
• Семенкин Евгений Станиславович (Сибирский государственный аэрокосмический университет им. акад. М.Ф. Решетнева)
• Якимов Игорь Степанович (Сибирский федеральный университет, институт цветных металлов и материаловедения)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК