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JP7828859B2 - Prediction device and prediction method - Google Patents
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JP7828859B2 - Prediction device and prediction method - Google Patents

Prediction device and prediction method

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JP7828859B2 JP2022144739A JP2022144739A JP7828859B2 JP 7828859 B2 JP7828859 B2 JP 7828859B2 JP 2022144739 A JP2022144739 A JP 2022144739A JP 2022144739 A JP2022144739 A JP 2022144739A JP 7828859 B2 JP7828859 B2 JP 7828859B2
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Description

本開示は、化合物の物性を予測する予測装置および予測方法に関する。 This disclosure relates to a predictive apparatus and method for predicting the physical properties of compounds.

材料開発において、開発前に材料の物性を精度高く推測できることが求められている。例えば、特許文献1では、材料の組成式および構造情報を取得して、材料の特性値を予測する技術が開示されている。また、非特許文献1では、無機化合物の元素ごとの貢献度を算出して、無機化合物の物性値を予測する技術が開示されている。 In materials development, there is a need to accurately predict the physical properties of materials before development begins. For example, Patent Document 1 discloses a technique for predicting material properties by obtaining the material's compositional formula and structural information. Non-Patent Document 1 discloses a technique for predicting the physical properties of inorganic compounds by calculating the contribution of each element.

国際特許公報2020/031671International Patent Publication 2020/031671

Anthony Yu-Tung Wang, npj Computational Materials (2021),77.Anthony Yu-Tung Wang, npj Computational Materials (2021),77.

本開示の一態様は、無機化合物の特定の物性値を高精度に予測する予測装置および予測方法を実現することにある。 One aspect of this disclosure is the realization of a prediction device and method for accurately predicting specific physical properties of inorganic compounds.

本開示の一態様に係る予測装置は、特定の物性値が未知である第1無機化合物の入力情報を取得する入力取得部と、学習済モデルを用いて、前記入力情報から前記第1無機化合物の前記物性値を予測する予測部と、を備え、前記学習済モデルは、前記物性値が既知である第2無機化合物の参照情報と、前記物性値との関係性を学習処理されており、前記入力情報および前記参照情報は、それぞれ無機化合物の元素を示す元素情報と、前記元素の比率を示す組成情報と、前記無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す第1構造情報と、を有している。 A prediction device according to one aspect of this disclosure comprises an input acquisition unit that acquires input information of a first inorganic compound whose specific physical properties are unknown, and a prediction unit that predicts the physical properties of the first inorganic compound from the input information using a trained model. The trained model has been trained to learn the relationship between the physical properties and reference information of a second inorganic compound whose physical properties are known. The input information and the reference information each include elemental information indicating the elements of the inorganic compound, compositional information indicating the ratio of the elements, and first structural information indicating the unit cell, translation, and symmetry of the crystal structure of the inorganic compound.

本開示の一態様に係る予測方法は、特定の物性値が未知である第1無機化合物の入力情報を取得する入力取得ステップと、学習済モデルを用いて、前記入力情報から前記第1無機化合物の前記物性値を予測する予測ステップと、を含み、前記学習済モデルは、前記物性値が既知である第2無機化合物の参照情報と、前記物性値との関係性を学習処理されており、前記入力情報および前記参照情報は、それぞれ無機化合物の元素を示す元素情報と、前記元素の比率を示す組成情報と、前記無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す第1構造情報と、を有している。 A prediction method according to one aspect of this disclosure includes an input acquisition step of acquiring input information of a first inorganic compound whose specific physical properties are unknown, and a prediction step of predicting the physical properties of the first inorganic compound from the input information using a trained model, wherein the trained model has been trained to learn the relationship between the physical properties and reference information of a second inorganic compound whose physical properties are known, and the input information and the reference information each include elemental information indicating the elements of the inorganic compound, compositional information indicating the ratio of the elements, and first structural information indicating the unit cell, translation, and symmetry of the crystal structure of the inorganic compound.

本開示の各態様に係る予測装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記予測装置が備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより前記予測装置をコンピュータにて実現させる予測装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本開示の範疇に入る。 Each aspect of the prediction device described herein may be implemented by a computer. In this case, the control program for the prediction device, which enables the computer to implement the prediction device by operating the computer as each component (software element) of the prediction device, and the computer-readable recording medium on which the program is recorded, are also included in the scope of this disclosure.

本開示の一態様によれば、無機化合物の特定の物性値を高精度に予測することができる。 According to one aspect of this disclosure, it is possible to predict specific physical properties of inorganic compounds with high accuracy.

本開示の実施形態に係る予測装置の構成の一例を示すブロック図である。This is a block diagram showing an example of the configuration of a prediction device according to an embodiment of this disclosure. 入力情報のデータ構造の一例を示す図である。This figure shows an example of the data structure of the input information. 出力情報のデータ構造の一例を示す図である。This figure shows an example of the data structure of the output information. 学習済モデルに基づき予測処理を行う予測部の機能ブロック図である。This is a functional block diagram of the prediction unit, which performs prediction processing based on a pre-trained model. 学習済モデルを用いて行われる処理の一部を説明するための概略図である。This is a schematic diagram illustrating some of the processes performed using a pre-trained model. 学習済モデルを用いて行われる処理の一部を説明するための概略図である。This is a schematic diagram illustrating some of the processes performed using a pre-trained model. 表示情報の一例を示す図である。This figure shows an example of the displayed information. 表示情報の一例を示す図である。This figure shows an example of the displayed information. 表示情報の一例を示す図である。This figure shows an example of the displayed information. 予測装置が実行する予測処理の流れの一例を示すフローチャートである。This flowchart shows an example of the flow of prediction processing performed by the prediction device. 本開示の変形例に係る予測装置の構成の一例を示すブロック図である。This block diagram shows an example of the configuration of a prediction device related to a modified version of the present disclosure. 表示情報の一例を示す図である。This figure shows an example of the displayed information. 実施例の訓練データに係る磁気モーメントの実測値と予測値との相関を示すグラフである。This graph shows the correlation between the measured and predicted magnetic moment values related to the training data of the example. 実施例の検証データに係る磁気モーメントの実測値と予測値との相関を示すグラフである。This graph shows the correlation between the measured and predicted magnetic moment values related to the verification data of the example. 比較例の訓練データに係る磁気モーメントの実測値と予測値との相関を示すグラフである。This graph shows the correlation between the measured and predicted magnetic moment values related to the training data of the comparative example. 比較例の検証データに係る磁気モーメントの実測値と予測値との相関を示すグラフである。This graph shows the correlation between the measured and predicted magnetic moment values related to the verification data of the comparative example.

<実施形態1>
〔予測装置の概要〕
従来、目標の物性値を有する新規の材料を開発するためには、研究者の経験および勘に頼っていた。本発明の発明者らは、無機化合物の元素情報と、組成情報と、無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す第1構造情報と、物性値との関係性を予測装置に学習させることにより、未知の無機化合物の特定の物性値を予測する方法を確立した。
<Embodiment 1>
[Overview of the prediction device]
Traditionally, developing novel materials with target physical properties relied on the experience and intuition of researchers. The inventors of this invention have established a method for predicting specific physical properties of unknown inorganic compounds by training a prediction device on the relationship between elemental information, compositional information, first structural information indicating the unit cell, translation and symmetry of the inorganic compound's crystal structure, and physical properties.

本開示の予測装置は、例えば、新規材料の研究および開発が行われる研究施設などにおいて使用されうる。本開示の予測装置は、入力情報として、無機化合物の元素を示す元素情報と、元素の比率を示す組成情報とに加えて、無機化合物の結晶構造の単位格子、対称性および並進性を示す第1構造情報を使用する。これによって、予測装置は、無機化合物の特定の物性値を精度高く予測することができる。 The prediction device described herein can be used, for example, in research facilities where research and development of new materials are conducted. The prediction device uses, as input information, elemental information indicating the elements of an inorganic compound, compositional information indicating the ratio of elements, and first structural information indicating the unit cell, symmetry, and translation of the crystalline structure of the inorganic compound. This allows the prediction device to accurately predict specific physical properties of inorganic compounds.

予測装置は、入力情報として、無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す第1構造情報を採用することにより、結晶構造が物性値に対して支配的な無機化合物についても、物性値を精度高く予測することができる。 The prediction device, by employing first structural information—which indicates the unit cell, translation, and symmetry of the crystalline structure of inorganic compounds—as input information, can accurately predict the physical properties of inorganic compounds, even those where the crystalline structure is dominant over the physical properties.

また、第1構造情報として、無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す情報を採用することにより、情報を入力する際に、無機化合物の各原子の空間的配置を詳細に設定せずとも、ユーザが簡便に構造情報を入力することができる。また、既知化合物だけなく、未知の化合物の物性を予測する際においても、ユーザが構造情報のデータセットを用意しやすいという効果がある。 Furthermore, by adopting information indicating the unit cell, translation, and symmetry of the crystalline structure of inorganic compounds as the first structural information, users can easily input structural information without having to meticulously set the spatial arrangement of each atom of the inorganic compound. This also has the effect of making it easier for users to prepare a dataset of structural information, not only for known compounds but also when predicting the physical properties of unknown compounds.

〔予測装置1の構成〕
次に、予測装置1の構成について、図1を用いて説明する。図1は、予測装置1の構成例を示すブロック図である。
[Configuration of prediction device 1]
Next, the configuration of the prediction device 1 will be explained using Figure 1. Figure 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the prediction device 1.

予測装置1は、入力情報31として、無機化合物の元素を示す元素情報と、元素の比率を示す組成情報と、無機化合物の結晶構造の単位格子、対称性および並進性を示す第1構造情報を取得し、無機化合物の特定の物性値を予測するコンピュータである。 The prediction device 1 is a computer that acquires elemental information indicating the elements of an inorganic compound, compositional information indicating the ratio of elements, and first structural information indicating the unit cell, symmetry, and translation of the crystalline structure of the inorganic compound as input information 31, and predicts specific physical properties of the inorganic compound.

図1に示すように、予測装置1は、予測装置1の各部を統括的に制御する制御部10、および制御部10が使用する各種データを記憶する記憶部20、外部機器と通信を行う通信部30を備えている。 As shown in Figure 1, the prediction device 1 comprises a control unit 10 that comprehensively controls each part of the prediction device 1, a storage unit 20 that stores various data used by the control unit 10, and a communication unit 30 that communicates with external devices.

記憶部20には、学習済モデル213、第1無機化合物データベース210、および第2無機化合物データベース211が格納されている。 The memory unit 20 stores the trained model 213, the first inorganic compound database 210, and the second inorganic compound database 211.

学習済モデル213は、物性値が既知である第2無機化合物の参照情報32と、特定の物性値との関係性を学習処理されているモデルである。参照情報32は、第2無機化合物である無機化合物の元素を示す元素情報と、元素の比率を示す組成情報と、第2無機化合物である無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す第1構造情報とを有している。元素情報、組成情報、第1構造情報、物性値の詳細については後述する。 The trained model 213 is a model that has been trained to learn the relationship between the reference information 32 of a second inorganic compound whose physical properties are known and specific physical properties. The reference information 32 includes elemental information indicating the elements of the second inorganic compound, compositional information indicating the ratio of elements, and first structural information indicating the unit cell, translation, and symmetry of the crystal structure of the second inorganic compound. Details of the elemental information, compositional information, first structural information, and physical properties will be described later.

第1無機化合物データベース210は、物性値が未知である第1無機化合物である無機化合物の元素情報、組成情報、第1構造情報などがそれぞれ対応づけられて格納されているデータベースである。ここで、単位格子ごとに物性値が異なる場合、単位格子ごとに「未知」または「既知」が決定される。例えば、「物性値が未知である」とは、化学式としては既知の無機化合物であっても、単位格子に基づく物性値が知られていないことに相当する。 The first inorganic compound database 210 is a database that stores elemental information, compositional information, and first structural information of inorganic compounds whose physical properties are unknown, with each information associated with the corresponding data. Here, if the physical properties differ for each unit cell, "unknown" or "known" is determined for each unit cell. For example, "unknown physical properties" means that even if the chemical formula of the inorganic compound is known, the physical properties based on the unit cell are unknown.

第2無機化合物データベース211は、物性値が既知である第2無機化合物の参照情報32が格納されているデータベースである。参照情報32は、具体的には、第2無機化合物の元素情報、組成情報、第1構造情報と、物性値とがそれぞれ対応づけられている情報である。また、第2無機化合物データベース211には、後述する第2構造情報および第3構造情報をさらに含んでいてもよい。 The second inorganic compound database 211 is a database that stores reference information 32 for second inorganic compounds whose physical properties are known. Specifically, the reference information 32 is information that associates the elemental information, composition information, and first structural information of the second inorganic compound with its physical properties. Furthermore, the second inorganic compound database 211 may also include second and third structural information, as described later.

本実施形態においては、予測装置1が、第1無機化合物データベース210および第2無機化合物データベース211を備える態様であるが、これに限定されない。第1無機化合物データベース210および第2無機化合物データベース211は外部のサーバに格納されていてもよく、予測装置1が、該サーバに格納されている各データベースにアクセスする態様であってもよい。この場合、第1無機化合物データベース210と、第2無機化合物データベース211とは、同じサーバに格納されていてもよく、それぞれのデータベースが異なるサーバに格納されていてもよい。また、記憶部20には、予測装置1の各種制御を行うための制御プログラムが格納されていてもよい。 In this embodiment, the prediction device 1 comprises a first inorganic compound database 210 and a second inorganic compound database 211, but is not limited to this configuration. The first inorganic compound database 210 and the second inorganic compound database 211 may be stored on an external server, and the prediction device 1 may access each database stored on the server. In this case, the first inorganic compound database 210 and the second inorganic compound database 211 may be stored on the same server, or they may be stored on different servers. Furthermore, the storage unit 20 may store control programs for performing various controls on the prediction device 1.

<制御部10>
制御部10は、入力取得部11、予測部13、作成部14および学習部15を備える。以下、制御部10が備える各構成について説明する。
<Control Unit 10>
The control unit 10 comprises an input acquisition unit 11, a prediction unit 13, a creation unit 14, and a learning unit 15. The following describes each component of the control unit 10.

(学習部15)
学習部15は、学習済モデル213を生成する。学習済モデル213は、教師データとして、物性値が既知である第2無機化合物の参照情報32、すなわち元素情報、組成情報、および第1構造情報と、物性値とのデータセットを用いて、生成される。教師データは、例えば、上述した記憶部20に格納されていてもよい。具体的には、教師データは第2無機化合物データベース211に格納されていてもよい。この場合、教師データは、後述する入力取得部11を介して、第2無機化合物データベース211から取得されてよい。また、教師データは、外部機器から入力取得部11を介して取得されてもよい。元素情報、組成情報、第1構造情報、物性値の詳細については後述する。また、学習部15は、学習済モデル213のハイパーパラメータセットを適宜変更してもよい。
(Learning Section 15)
The learning unit 15 generates a trained model 213. The trained model 213 is generated using a dataset of reference information 32 of a second inorganic compound whose physical properties are known, i.e., elemental information, compositional information, and first structural information, and physical properties, as training data. The training data may be stored, for example, in the storage unit 20 described above. Specifically, the training data may be stored in the second inorganic compound database 211. In this case, the training data may be obtained from the second inorganic compound database 211 via the input acquisition unit 11, which will be described later. Alternatively, the training data may be obtained from an external device via the input acquisition unit 11. Details of the elemental information, compositional information, first structural information, and physical properties will be described later. The learning unit 15 may also appropriately change the hyperparameter set of the trained model 213.

(入力取得部11)
入力取得部11は、特定の物性値が未知である第1無機化合物の入力情報31を取得する。入力取得部11は、予測装置1以外の外部機器から入力情報31を取得してもよい。
(Input acquisition unit 11)
The input acquisition unit 11 acquires input information 31 of a first inorganic compound whose specific physical properties are unknown. The input acquisition unit 11 may also acquire the input information 31 from an external device other than the prediction device 1.

また、1回の入力につき、1つの無機化合物についての入力情報31が入力されてもよいし、1回の入力につき、複数の無機化合物についての入力情報31が入力されてもよい。入力情報31は、第1無機化合物データベース210から取得されてもよい。 Furthermore, input information 31 for one inorganic compound may be entered per input, or input information 31 for multiple inorganic compounds may be entered per input. The input information 31 may be obtained from the first inorganic compound database 210.

図2は、入力情報31のデータ構造の一例を示す図である。入力情報31は、元素情報310、組成情報311、第1構造情報312を含む。また、入力情報31は、第2構造情報313、および第3構造情報314を含んでいてもよい。 Figure 2 shows an example of the data structure of input information 31. Input information 31 includes elemental information 310, composition information 311, and first structure information 312. Input information 31 may also include second structure information 313 and third structure information 314.

元素情報310は、無機化合物に含まれる元素の種類を示す情報である。例えば、図2において、元素情報310には、無機化合物BaTiOについて、BaTiOが含む元素「Ba」、元素「Ti」、および元素「O」を含む態様が示されている。 Elemental information 310 is information indicating the types of elements contained in the inorganic compound. For example, in Figure 2 , elemental information 310 shows the inorganic compound BaTiO3, including the elements "Ba", "Ti", and "O" contained in BaTiO3 .

組成情報311は、無機化合物に含まれる元素の比率を示す情報である。例えば、図2において、無機化合物BaTiOの組成情報311は、元素Baと、元素Tiと、元素Oとの比率が、1:1:3であることを示す「Ba:Ti:O=1:1:3」である。 The composition information 311 indicates the ratio of elements contained in the inorganic compound. For example, in Figure 2 , the composition information 311 of the inorganic compound BaTiO3 is "Ba:Ti:O = 1:1:3", indicating that the ratio of elements Ba, Ti, and O is 1:1:3.

第1構造情報312は、無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す情報である。 The first structural information 312 is information indicating the unit cell, translation, and symmetry of the crystalline structure of the inorganic compound.

無機化合物の結晶構造の単位格子は、無機化合物の結晶に含まれる最小の単位であり、例えば、公知の単位格子を使用することができる。具体的には、7種類の結晶系(立方晶系、正方晶系、直方晶系、六方晶系、三方晶系、単斜晶系、三斜晶系)と、4種類の格子系(単純(P)、体心(I)、面心(F)、底心(C))とを考慮した、14種類のブラベ格子が採用される。 The unit cell of the crystalline structure of an inorganic compound is the smallest unit contained in the crystal of the inorganic compound, and for example, known unit cells can be used. Specifically, 14 types of Bravais lattices are adopted, considering seven types of crystal systems (cubic, tetragonal, orthorhombic, hexagonal, trigonal, monoclinic, and triclinic) and four types of lattice systems (simple (P), body-centered (I), face-centered (F), and base-centered (C)).

結晶構造の並進性および対称性は、結晶の中心を起点とした空間群で示される情報である。結晶構造の並進性は、具体的に並進、らせん、映進の対称要素を含み、対称性は、具体的に回転、回反、反転、鏡映の並進を伴わない対象要素を含む。 The translational properties and symmetry of a crystal structure are information represented by a space group originating from the center of the crystal. The translational properties of a crystal structure specifically include symmetry elements such as translation, helical movement, and reflection, while symmetry specifically includes symmetry elements without translation, such as rotation, reversal, inversion, and reflection.

第1構造情報312は、単位格子、対称性および並進性の組み合わせによって、230個の三次元空間群が結論される。具体的には、14種類のブラベ格子、32種類の点群および並進操作の組み合わせによって230種類の三次元空間が結論される。すなわち、無機化合物の第1構造情報312は、230個の三次元空間群のうちいずれか1つが割り当てられることになる。第1構造情報312としては、国際表記で決定されている空間群の記号、または対応する番号が入力されてもよい。図2において、一例として、無機化合物BaTiOの空間群番号「221」が第1構造情報312として入力されている。以降、第1構造情報を、「空間群」とも称する。 The first structural information 312 results in 230 three-dimensional space groups, determined by combinations of unit cells, symmetry, and translation. Specifically, 230 types of three-dimensional spaces are determined by combinations of 14 types of Bravais lattices, 32 types of point groups, and translational operations. In other words, the first structural information 312 of an inorganic compound will be assigned one of the 230 three-dimensional space groups. The first structural information 312 may be the space group symbol or corresponding number determined by international notation. In Figure 2, as an example, the space group number "221" for the inorganic compound BaTiO3 is entered as the first structural information 312. Hereafter, the first structural information will also be referred to as the "space group".

入力情報31は、単位格子の各軸の長さを示す第2構造情報313をさらに有していてもよい。単位格子の各軸の長さは、例えば、Å(オングストローム)またはnm(ナノメートル)で表わされてもよい。 The input information 31 may further include second structural information 313 indicating the lengths of each axis of the unit cell. The lengths of each axis of the unit cell may be expressed, for example, in Å (angstroms) or nm (nanometers).

図2において、第2構造情報313は、単位格子の各軸の長さが同じであり、かつ、各軸の長さが3Åであることを示す「a=b=c=3」という情報である。 In Figure 2, the second structural information 313 is the information "a = b = c = 3," indicating that the lengths of each axis of the unit cell are the same and that the length of each axis is 3 Å.

このように、無機化合物の物性の予測に、第2構造情報313をさらに用いることにより、予測装置1は、高精度に物性を予測することができる。 Thus, by further using the second structural information 313 to predict the physical properties of inorganic compounds, the prediction device 1 can predict the physical properties with high accuracy.

また、入力情報は、単位格子の各稜間の角度を示す第3構造情報314をさらに有していてもよい。 Furthermore, the input information may also include third structural information 314 indicating the angles between each edge of the unit cell.

図2において、第3構造情報314は、単位格子の軸aと軸bとの間の角度α、軸bと軸cとの間の角度β、軸cと軸aとの間の角度γとが全て等しく、各角度が90°であることを示す「α=β=γ=90°」という情報である。 In Figure 2, the third structural information 314 is the information "α = β = γ = 90°", indicating that the angles α between axis a and axis b of the unit cell, β between axis b and axis c, and γ between axis c and axis a are all equal, and each angle is 90°.

このように、無機化合物の物性の予測に、第3構造情報314をさらに用いることにより、予測装置1は、より高精度に物性を予測することができる。 Thus, by further using the third structural information 314 to predict the physical properties of inorganic compounds, the prediction device 1 can predict the physical properties with even greater accuracy.

(予測部13)
予測部13は、学習済モデル213を用いて、入力情報31から無機化合物の特定の物性値を予測する。
(Prediction unit 13)
The prediction unit 13 uses the trained model 213 to predict specific physical properties of inorganic compounds from the input information 31.

無機化合物の特定の物性値としては、例えば、磁気モーメント、1分子の形成エネルギー、1原子当たりの形成エネルギー、バンドギャップ、密度、熱力学的凸包からの安定性、単位構成の体積などが挙げられる。 Specific physical properties of inorganic compounds include, for example, magnetic moment, formation energy per molecule, formation energy per atom, band gap, density, stability from the thermodynamic convex hull, and volume of the unit structure.

学習済モデル213は、物性値が既知である第2無機化合物の参照情報32(元素情報、組成情報、および第1構造情報)と、物性値との関係性を学習処理されているモデルである。学習済モデル213の詳細については後述する。 The trained model 213 is a model that has been trained to understand the relationship between the reference information 32 (elemental information, composition information, and first structural information) of a second inorganic compound whose physical properties are known, and the physical properties themselves. Details of the trained model 213 will be described later.

予測部13は、入力情報31から第1無機化合物に含まれる各元素の第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す第1貢献度を予測してもよい。 The prediction unit 13 may predict a first contribution, which indicates the degree to which each element contained in the first inorganic compound influences the physical properties of the first inorganic compound, based on the input information 31.

無機化合物に含まれる元素は、無機化合物の物性値へ影響を及ぼす。また、無機化合物に含まれる複数の元素は、全てが同じように物性値へ影響を及ぼすわけではなく、元素の種類によって物性値へ及ぼす影響の度合いは異なる。第1貢献度は、このように、各元素の無機化合物の物性値への影響の度合い、すなわち物性値への寄与の大きさを示す情報である。 The elements contained in inorganic compounds influence their physical properties. Furthermore, the influence of multiple elements in an inorganic compound is not the same; the degree of influence varies depending on the type of element. The first contribution indicates the degree of influence each element has on the physical properties of the inorganic compound, i.e., the magnitude of its contribution to those properties.

第1貢献度は、第1無機化合物に含まれる元素ごとに算出された値であってもよく、第1無機化合物に含まれる全元素の貢献度の合計値であってもよい。第1貢献度は、例えば、数値で表わされる。第1貢献度の数値が大きい程、その第1貢献度を示す元素が第1無機化合物の物性値へ与える影響の度合いが大きいと言える。 The first contribution may be a value calculated for each element contained in the first inorganic compound, or it may be the sum of the contributions of all elements contained in the first inorganic compound. The first contribution can be expressed numerically, for example. A larger numerical value for the first contribution indicates a greater influence that element has on the physical properties of the first inorganic compound.

予測部13が第1貢献度を予測可能であることにより、第1無機化合物に含まれるどの元素が、その第1無機化合物の物性値に大きく影響しているかをユーザが知ることができる。 Because the prediction unit 13 can predict the first contribution, the user can find out which element in the first inorganic compound has a significant influence on the physical properties of that first inorganic compound.

予測部13は、入力情報31から構造情報が示す構造が影響する第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す第2貢献度を予測してもよい。 The prediction unit 13 may also predict a second contribution, which indicates the degree to which the structure indicated by the structural information influences the physical properties of the first inorganic compound, based on the input information 31.

無機化合物の構造情報は、無機化合物の物性値へ影響を及ぼす。例えば、無機化合物に含まれる元素の種類が同じ場合であっても、構造情報が異なれば物性値が異なることも生じ得る。第2貢献度は、このように、構造情報の無機化合物の物性値への影響の度合い、すなわち物性値への寄与の大きさを示す情報である。 The structural information of inorganic compounds influences their physical properties. For example, even if the elements in an inorganic compound are the same, different structural information can lead to different physical properties. The second contribution indicates the degree to which structural information influences the physical properties of an inorganic compound, i.e., the magnitude of its contribution to those properties.

第2貢献度は、例えば、数値で表わされる。第2貢献度の数値が大きい程、その第2貢献度を示す構造情報が無機化合物の物性値へ与える影響の度合いが大きいと言える。第2貢献度と、前述した第1貢献度とは、例えば、互いに比較することができる。そのため、例えば、ある元素が物性値へ与える影響の度合いよりも、無機化合物の構造が物性値へ与える影響の度合いの方が大きい場合、「第2貢献度>第1貢献度」であってもよい。この場合、例えば、ユーザが、この無機化合物の物性値のコントロール(例えば、大きくしたい)を試みるときに、無機化合物の構造の設計を重視すればよいという指針を得ることができる。 The second contribution is represented, for example, by a numerical value. The larger the numerical value of the second contribution, the greater the influence of the structural information indicating that second contribution has on the physical properties of the inorganic compound. The second contribution and the first contribution mentioned above can be compared with each other. Therefore, for example, if the influence of the inorganic compound's structure on physical properties is greater than the influence of a certain element on physical properties, then "second contribution > first contribution" is acceptable. In this case, for example, when a user attempts to control the physical properties of this inorganic compound (for example, to increase them), they can gain guidance that they should focus on designing the inorganic compound's structure.

図3は、図2で示した無機化合物BaTiOについての入力情報31が入力された場合に予測部13が出力する出力情報41の一例を示す図である。出力情報41には、第1貢献度411、第2貢献度412および物性値410が含まれている。また、第1貢献度411は、無機化合物BaTiOの元素ごとの貢献度を示している。第1貢献度411、第2貢献度412および物性値は、それぞれ数値で表わされていてよい。 Figure 3 shows an example of output information 41 output by the prediction unit 13 when input information 31 for the inorganic compound BaTiO3 shown in Figure 2 is input. The output information 41 includes a first contribution 411, a second contribution 412, and physical property values 410. The first contribution 411 indicates the elemental contribution of the inorganic compound BaTiO3 . The first contribution 411, the second contribution 412, and the physical property values may each be expressed as numerical values.

予測部13は、後述する、第1無機化合物に含まれる各元素の第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す第1貢献度と、構造情報が示す構造が影響する第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す第2貢献度とに基づいて物性値を予測してもよい。予測部13は、具体的に、各元素の第1貢献度と、第2貢献度との平均を算出することで、第1無機化合物の物性値を算出してもよい。これによれば、予測装置1は、第1無機化合物の物性値を高精度に予測することができる。 The prediction unit 13 may predict the physical properties based on a first contribution, which indicates the degree of influence of each element contained in the first inorganic compound on the physical properties of the first inorganic compound, and a second contribution, which indicates the degree of influence of the structure indicated by the structural information on the physical properties of the first inorganic compound. Specifically, the prediction unit 13 may calculate the physical properties of the first inorganic compound by calculating the average of the first and second contributions of each element. According to this method, the prediction device 1 can predict the physical properties of the first inorganic compound with high accuracy.

予測部13は、第1無機化合物に含まれる各元素のうち、所定の周期に含まれる少なくとも1つの元素の第1貢献度および第2貢献度から、第3貢献度を算出してもよい。第3貢献度は、所定の周期に含まれる少なくとも1つの元素の第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す。第3貢献度は、第1無機化合物が所定の構造を取る場合に、その第1無機化合物に含まれる少なくとも1種類の元素に着目したときの、該元素が無機化合物の物性値へどの程度寄与しているかを表わす指標である。 The prediction unit 13 may calculate a third contribution from the first and second contributions of at least one element included in a predetermined period among the elements contained in the first inorganic compound. The third contribution indicates the degree of influence of at least one element included in the predetermined period on the physical properties of the first inorganic compound. The third contribution is an index representing the extent to which at least one element contained in the first inorganic compound contributes to the physical properties of the inorganic compound when the first inorganic compound takes on a predetermined structure.

第1貢献度は、元素ごとに算出された無機化合物の物性値への影響の度合いであり、第1貢献度には、無機化合物の構造情報は考慮されていない。しかし、無機化合物の元素がどのような構造に配されるかによって、その元素が無機化合物の物性値へ及ぼす影響の度合いは変わり得る。そのため、第3貢献度が算出されることにより、無機化合物の元素が所定の構造に配された場合に、その元素が無機化合物の物性値へ及ぼす影響の度合いをユーザが知ることができる。 The first contribution is the degree of influence each element has on the physical properties of the inorganic compound, and does not take into account the structural information of the inorganic compound. However, the degree of influence an element has on the physical properties of an inorganic compound can change depending on how that element is arranged in the structure. Therefore, by calculating the third contribution, the user can understand the degree of influence an element has on the physical properties of an inorganic compound when that element is arranged in a predetermined structure.

所定の構造とは、入力情報31に含まれる構造情報が示す構造である。この場合、構造情報は、第1構造情報312のみであってもよいし、第1構造情報312、第2構造情報313および第3構造情報314を有していてもよい。 The predetermined structure is the structure indicated by the structural information contained in the input information 31. In this case, the structural information may consist only of the first structural information 312, or it may include the first structural information 312, the second structural information 313, and the third structural information 314.

所定の周期とは、特に限定されないが、例えば、第4周期、第5周期の元素である。 The specified period is not particularly limited, but for example, it could be the elements of the fourth or fifth period.

[学習済モデル]
上述のように、予測部13の物性値を予測する機能は、予測部13が学習済モデル213に入力情報31を入力することによって実現される。
[Pre-trained model]
As described above, the function of the prediction unit 13 to predict physical properties is realized when the prediction unit 13 inputs input information 31 to the learned model 213.

以下、学習済モデル213について説明する。図4は、学習済モデル213に基づき予測処理を行う予測部13の機能ブロック図の一例を示す。ここで、元素情報310、および組成情報311にそれぞれ所定の処理を行った後の情報については、単に「元素情報」、「組成情報」とも称する。また、第1構造情報312、第2構造情報313、および第3構造情報314にそれぞれ所定の処理を行った後の情報については、単に「構造情報」とも称する。 The pre-trained model 213 will be described below. Figure 4 shows an example of a functional block diagram of the prediction unit 13, which performs prediction processing based on the pre-trained model 213. Here, the information after predetermined processing of elemental information 310 and compositional information 311 will be simply referred to as "elemental information" and "compositional information," respectively. Similarly, the information after predetermined processing of the first structural information 312, second structural information 313, and third structural information 314 will be simply referred to as "structural information."

学習済モデル213は、第1変換部2130、第1NN部2131、第2変換部2132、加算部2133、ベクトル変換部2134、スケーリング部2135、構造情報統合部2136、第2NN部2137、統合部2138、関係性学習部2139、第3NN部2140、および算出部2141を備える。 The trained model 213 comprises a first transformation unit 2130, a first NN unit 2131, a second transformation unit 2132, an addition unit 2133, a vector transformation unit 2134, a scaling unit 2135, a structural information integration unit 2136, a second NN unit 2137, an integration unit 2138, a relationship learning unit 2139, a third NN unit 2140, and a calculation unit 2141.

第1変換部2130は、入力された元素情報310を固有の配列に変換する。具体的には、第1変換部2130は、無機化合物を構成する元素の原子番号を、元素情報の埋め込み表現に変換する。一例として、第1変換部2130は、水素原子の原子番号「1」という情報を、[0.0571、-0.2255、・・・]のような固有の配列に変換する。第1変換部2130は、元素情報310に対して、一例として、Mat2vec embedding処理が使用される。 The first conversion unit 2130 converts the input elemental information 310 into a unique sequence. Specifically, the first conversion unit 2130 converts the atomic numbers of the elements constituting the inorganic compound into an embedded representation of the elemental information. As an example, the first conversion unit 2130 converts the information of the atomic number "1" of a hydrogen atom into a unique sequence such as [0.0571, -0.2255, ...]. For the elemental information 310, the first conversion unit 2130 uses, as an example, Mat2vec embedding processing.

第1NN部2131は、ニューラルネットワークを通して、第1変換部2130において変換された固有の配列を有する元素情報の次元数を所定の次元数に変換する。第1NN部2131に用いられるニューラルネットワークは、例えば、入力層と、出力層との間に中間層を有しないニューラルネットワークであってよく、入力層と、出力層との間は、所定の重みパラメータW1によって重みづけがされていてよい。言い換えれば、重みW1はモデル学習時に学習されるパラメータである。 The first NN unit 2131 converts the dimensionality of the elemental information having a unique sequence, converted in the first conversion unit 2130, to a predetermined number of dimensions through the neural network. The neural network used in the first NN unit 2131 may be, for example, a neural network without an intermediate layer between the input layer and the output layer, and the input layer and output layer may be weighted by a predetermined weight parameter W1. In other words, the weight W1 is a parameter learned during model training.

第2変換部2132は、入力された組成情報311を特定の長さの配列に変換する。一例として、Positional encoding処理が使用される。 The second conversion unit 2132 converts the input composition information 311 into an array of a specific length. As an example, positional encoding is used.

加算部2133は、元素情報と、組成情報とを足し合わせ、元素情報に組成情報が加味された情報を生成する。一例として、第2変換部2132は、Mn(マンガン)という元素情報を、無機化合物の組成比を加えた「Mn」という情報に変換する。 The addition unit 2133 adds the elemental information and the compositional information together to generate information that incorporates the compositional information into the elemental information. For example, the second conversion unit 2132 converts the elemental information Mn (manganese) into information called " Mn² " which includes the compositional ratio of the inorganic compound.

ベクトル変換部2134は、入力された第1構造情報312をベクトル化し、さらに固定長のベクトルに変換する。具体的には、第1構造情報312である空間群番号をOne-hotベクトル化した情報を、固定長のベクトルに変換している。空間群番号は、所定の空間群に振られた番号であって、空間群番号自体に意味はないが、この空間群番号を示す数字について、それぞれ類似する空間群を示す情報には類似する配列に、類似しない空間群を示す情報には全く異なる配列に変換する。 The vector conversion unit 2134 vectorizes the input first structural information 312 and further converts it into a fixed-length vector. Specifically, it converts the space group number, which is the first structural information 312, into a fixed-length vector. The space group number is a number assigned to a predetermined space group, and the space group number itself has no meaning. However, the numbers representing this space group number are converted into similar sequences for information representing similar space groups, and into completely different sequences for information representing dissimilar space groups.

スケーリング部2135は、入力された第2構造情報313および第3構造情報314を標準化する処理を行う。上述の空間群番号を示す第1構造情報312は、単なる数値を示すのに対し、第2構造情報313である単位格子の各軸の長さ、および第3構造情報314である単位格子の各稜間の角度は、それぞれ一次元配列である。一例として、第3構造情報314の単位格子の各稜間の角度は、[90、90、90]のような一次元配列で示される。そのため、第2構造情報313および第3構造情報314に対しては、第1構造情報312とは異なり、スケーリング部2135による標準化の処理が行われる。 The scaling unit 2135 performs a standardization process on the input second structure information 313 and third structure information 314. While the first structure information 312, which indicates the spatial group number, is simply a numerical value, the lengths of each axis of the unit cell (second structure information 313) and the angles between each edge of the unit cell (third structure information 314) are one-dimensional arrays. For example, the angles between each edge of the unit cell in the third structure information 314 are represented by a one-dimensional array such as [90, 90, 90]. Therefore, unlike the first structure information 312, the scaling unit 2135 performs a standardization process on the second structure information 313 and third structure information 314.

構造情報統合部2136は、ベクトル変換処理後の第1構造情報と、標準化された第2構造情報および標準化された第3構造情報とを統合する。 The structural information integration unit 2136 integrates the first structural information after vector transformation processing with the standardized second structural information and the standardized third structural information.

第2NN部2137は、ニューラルネットワークを通して、構造情報統合部2136において統合された構造情報の次元数を、所定の次元数に変換する。第2NN部2137に用いられるニューラルネットワークは、例えば、入力層と、出力層との間に中間層を有しないニューラルネットワークであってよく、入力層と、出力層との間は、所定の重みパラメータW2によって重みづけがされていてよい。言い換えれば、重みW2はモデル学習時に学習されるパラメータである。 The second NN unit 2137 converts the dimensionality of the structural information integrated in the structural information integration unit 2136 to a predetermined dimensionality through the neural network. The neural network used in the second NN unit 2137 may be, for example, a neural network without an intermediate layer between the input layer and the output layer, and the input layer and output layer may be weighted by a predetermined weight parameter W2. In other words, the weight W2 is a parameter learned during model training.

図5は、第1構造情報312、第2構造情報313、および第3構造情報314の入力から、第2NN部2137による処理を模式的に示した図である。図5においては、一例として、無機化合物「MnO」の情報が入力された場合を説明する。例えば、第1構造情報312として入力された空間群番号「166」という数値は、ベクトル変換部2134によって、所定のベクトル(第1構造情報m1)に変換され、さらに固定長のベクトル(第1構造情報m2)に変換される。また、第2構造情報313として入力された単位格子の各軸の長さ[2.93、2.93、2.93]、および第3構造情報314として入力された単位格子の各稜間の角度[77.0、77.0、60.0]は、スケーリング部2135によって、標準化される。標準化された第2構造情報と、第3構造情報とは、結合されて所定の配列を示す情報(構造情報m3)となってもよい。ベクトル変換後の第1構造情報m2と、標準化後の構造情報m3とは、構造情報統合部2136において統合される。また、統合された構造情報m4は、第2NN部2137において、所定の次元数の情報(構造情報m5)となる。 Figure 5 schematically illustrates the processing by the second NN unit 2137 from the input of first structural information 312, second structural information 313, and third structural information 314. In Figure 5, as an example, the case in which information of the inorganic compound " MnO₂ " is input is explained. For example, the numerical value of space group number "166" input as first structural information 312 is converted by the vector conversion unit 2134 into a predetermined vector (first structural information m1), and further converted into a fixed-length vector (first structural information m2). In addition, the lengths of each axis of the unit cell input as second structural information 313 [2.93, 2.93, 2.93] and the angles between each edge of the unit cell input as third structural information 314 [77.0, 77.0, 60.0] are standardized by the scaling unit 2135. The standardized second structural information and the third structural information may be combined to form information indicating a predetermined arrangement (structural information m3). The first structural information m2 after vector transformation and the standardized structural information m3 are integrated in the structural information integration unit 2136. The integrated structural information m4 is then processed in the second NN unit 2137 to become information with a predetermined number of dimensions (structural information m5).

図4に戻り、第2NN部2137において、統合された構造情報は、統合部2138において元素情報と、組成情報とが加算された情報にさらに統合される。 Returning to Figure 4, in the second NN section 2137, the integrated structural information is further integrated in the integration section 2138 into information that adds up elemental information and compositional information.

図6は、第1NN部2131において変換された元素情報m6、第2変換部2132において変換された組成情報m7、および構造情報統合部2136において統合された構造情報m5が統合される処理を模式的に示した図である。例えば、変換後の元素情報m6と、変換後の組成情報m7とは、加算部2133において加算され、元素情報m8となる。元素情報m8は、統合部2138において、第1~第3構造情報が統合された構造情報m5にさらに統合され、統合情報m9となる。統合情報m9は、次に説明する関係性学習部2139に入力される。 Figure 6 schematically illustrates the process by which elemental information m6 converted in the first NN unit 2131, compositional information m7 converted in the second conversion unit 2132, and structural information m5 integrated in the structural information integration unit 2136 are integrated. For example, the converted elemental information m6 and the converted compositional information m7 are added in the addition unit 2133 to obtain elemental information m8. In the integration unit 2138, elemental information m8 is further integrated with structural information m5, which is formed by integrating the first to third structural information, to obtain integrated information m9. Integrated information m9 is then input to the relationship learning unit 2139, which will be described next.

図4に戻り、関係性学習部2139は、元素情報、組成情報、構造情報が統合された統合情報m9について、各元素、構造情報間で内積を取ることにより、各元素と、構造情報との相互の関係性を学習する。関係性学習部2139が行う処理によって、無機化合物の物性値において、どの要素が物性値に影響を与えているかが明らかになる。関係性学習部2139は、公知のattention機構を使用し得る。例えば、Multi-head Attentionが使用される。 Returning to Figure 4, the relationship learning unit 2139 learns the interrelationships between each element and the structural information by taking the dot product between each element and the structural information of the integrated information m9, which is a combination of elemental information, compositional information, and structural information. The processing performed by the relationship learning unit 2139 reveals which elements influence the physical properties of the inorganic compound. The relationship learning unit 2139 can use known attention mechanisms. For example, Multi-head Attention can be used.

第3NN部2140は、ニューラルネットワークを通して、関係性学習部2139において処理後の情報を所定の次元数の情報に変換する。 The third NN unit 2140 converts the information processed by the relational learning unit 2139 into information of a predetermined number of dimensions through the neural network.

算出部2141は、第3NN部2140が出力した情報に対して、シグモイド関数を適用することによって、各元素の貢献度を算出する。また、算出部2141は、全元素の貢献度の平均を求めることによって、物性値を算出し、出力情報41を出力する。 The calculation unit 2141 calculates the contribution of each element by applying a sigmoid function to the information output by the third NN unit 2140. Furthermore, the calculation unit 2141 calculates the physical property value by finding the average contribution of all elements and outputs the output information 41.

(作成部14)
作成部14は、予測部13が予測し出力した出力情報41に基づく表示情報42を作成する。ここで、表示情報42は、特に限定されないが、例えば、予測部13が予測した結果に基づく画像、グラフ、数値、リストなどであってよい。また、表示情報42は、ユーザに提示するためのGUI(Graphical User Interface画面)であってもよい。また、作成部14は、所定のGUIを作成するために必要なデータを、例えば、第2無機化合物データべース211から取得してもよい。以下では、作成部14が作成する表示情報42の具体的な例について説明する。
(Creation section 14)
The creation unit 14 creates display information 42 based on the output information 41 predicted and output by the prediction unit 13. Here, the display information 42 is not particularly limited, but may be, for example, an image, graph, numerical value, list, etc., based on the results predicted by the prediction unit 13. The display information 42 may also be a GUI (Graphical User Interface) screen for presentation to the user. The creation unit 14 may also obtain the data necessary to create a predetermined GUI from, for example, the second inorganic compound database 211. The following describes a specific example of the display information 42 created by the creation unit 14.

作成部14は、表示情報42として、第1構造情報312と、第1無機化合物の物性値に影響を与える電子の数とを2軸として、第3貢献度の分布を示すヒートマップを作成してもよい。作成部14は、第1構造情報312に加えて、第2構造情報313および第3構造情報314を入力情報とした構造情報を使用してもよい。第1無機化合物の物性値に影響を与える電子の数は、特に限定されないが、例えば、第1無機化合物に含まれる、所定の周期に含まれる少なくとも1つの元素の最外殻電子数である。 The creation unit 14 may create a heatmap showing the distribution of the third contribution as display information 42, using the first structural information 312 and the number of electrons that affect the physical properties of the first inorganic compound as two axes. The creation unit 14 may also use structural information that includes the second structural information 313 and the third structural information 314 as input information, in addition to the first structural information 312. The number of electrons that affect the physical properties of the first inorganic compound is not particularly limited, but for example, it is the number of outermost shell electrons of at least one element included in a predetermined period within the first inorganic compound.

図7は、作成部14が作成したヒートマップの一例である。図7のヒートマップ141は、横軸に空間群(空間群番号)、縦軸に最外殻電子数を示す。空間群は230種類で示され、最外殻電子数は、0~12個の範囲で示され、各空間群と各最外殻電子数とに対応する第3貢献度が色の勾配によって示されている。第3貢献度は、0から200までの範囲で示され、ヒートマップ141において、相対的に色の薄い領域は第3貢献度が高い。ヒートマップ141においては、空間群番号160および空間群番号166に分類されている無機化合物の元素の第3貢献度が比較的高いことが分かる。このように、作成部14が空間群と、最外殻電子数とに対応する第3貢献度の分布を示すヒートマップを作成することにより、例えば、表示装置2などを介して、ユーザが視覚的に第3貢献度の大小を知ることができる。具体的に、ユーザは、最外殻電子がいくつの場合にその元素の第3貢献度が高いのか、どの空間群に属している場合にその元素の第3貢献度が高いのかを視覚的に識別することができる。 Figure 7 is an example of a heatmap created by the creation unit 14. In the heatmap 141 of Figure 7, the horizontal axis shows the space group (space group number), and the vertical axis shows the number of valence electrons. There are 230 types of space groups, and the number of valence electrons is shown in the range of 0 to 12. The third contribution corresponding to each space group and each number of valence electrons is shown by a gradient of color. The third contribution is shown in the range of 0 to 200, and in the heatmap 141, areas with relatively lighter colors have a high third contribution. In the heatmap 141, it can be seen that the elements of inorganic compounds classified as space group number 160 and space group number 166 have relatively high third contributions. In this way, by creating a heatmap that shows the distribution of third contributions corresponding to space groups and the number of valence electrons, the creation unit 14 can, for example, allow the user to visually understand the magnitude of the third contributions via a display device 2. Specifically, users can visually identify the number of outermost electrons that result in a high third contribution to an element, and which space group the element belongs to that results in a high third contribution.

また、作成部14は、表示情報42として、作成部14が作成したヒートマップにおける第3貢献度が高い領域について、第1構造情報312における、無機化合物の物性値に影響を与える電子の数と、第3貢献度との相関を示す図をさらに作成してもよい。電子の数と、第3貢献度との相関を示す図とは、具体的には、グラフであってよい。 Furthermore, the creation unit 14 may further create a diagram as display information 42, showing the correlation between the number of electrons in the first structural information 312 that affect the physical properties of the inorganic compound and the third contribution, for regions with a high third contribution in the heatmap created by the creation unit 14. Specifically, the diagram showing the correlation between the number of electrons and the third contribution may be a graph.

図8は、電子の数と、第3貢献度との相関を示すグラフの一例である。図8のグラフ142は、一例として、図7のヒートマップ141から、第3貢献度が高い領域である、空間群番号166に属するデータについて、電子の数と、第3貢献度との相関を示す。グラフ142は、縦軸に第3貢献度、横軸に空間群番号166における電子の数との相関を示す。また、グラフ142は、第3貢献度と、電子の数との相関に加え、第2無機化合物データベース211から抽出されたデータ数を示してもよい。 Figure 8 is an example of a graph showing the correlation between the number of electrons and the third contribution. Graph 142 in Figure 8, as an example, shows the correlation between the number of electrons and the third contribution for data belonging to space group number 166, a region with a high third contribution, as seen in heatmap 141 of Figure 7. Graph 142 shows the correlation between the third contribution on the vertical axis and the number of electrons in space group number 166 on the horizontal axis. Furthermore, in addition to the correlation between the third contribution and the number of electrons, graph 142 may also show the number of data points extracted from the second inorganic compound database 211.

データ数は、第2無機化合物データベース211から抽出された一部のデータの数である。さらに具体的には、データ数は、第2無機化合物データベース211に含まれる無機化合物のうち、空間群番号166の構造をとり、0~10の最外殻電子を含む元素を有する化合物の数である。すなわち、グラフ142によれば、ユーザは、第3貢献度の高い元素を有する化合物が、第2無機化合物データベース211にいくつ含まれているかを知ることができる。 The number of data points represents the number of data points extracted from the second inorganic compound database 211. More specifically, the number of data points represents the number of inorganic compounds in the second inorganic compound database 211 that have a structure with space group number 166 and contain elements with 0 to 10 outermost electrons. That is, according to Graph 142, the user can find out how many compounds containing elements with a high third contribution are included in the second inorganic compound database 211.

また、作成部14は、電子の数と、第3貢献度との相関図に、第3貢献度のプロットに基づく近似曲線を追加してもよい。図8において、点線で示す曲線が、近似曲線である。これによれば、例えば、近似曲線から、第3貢献度が最大となる電子数をユーザが理解し易い表示情報となる。また、作成部14は、近似曲線で極大値を示す点に対応する電子数、すなわち、第3貢献度が最大と見積もられる電子数の化合物を第2無機化合物データベース211から抽出してもよい。 Furthermore, the generation unit 14 may add an approximation curve based on the plot of the third contribution to the correlation diagram between the number of electrons and the third contribution. In Figure 8, the dotted curve is the approximation curve. This allows, for example, the user to easily understand the number of electrons that maximizes the third contribution from the approximation curve. The generation unit 14 may also extract compounds from the second inorganic compound database 211 with the number of electrons corresponding to the point showing a maximum value on the approximation curve, i.e., the number of electrons estimated to maximize the third contribution.

また、作成部14は、表示情報42として、第3貢献度を示す第1構造情報312と、無機化合物の物性値に影響を与える電子の数とを有する無機化合物のリストをさらに作成してもよい。 Furthermore, the creation unit 14 may further create a list of inorganic compounds as display information 42, which includes first structural information 312 indicating the third contribution and the number of electrons that affect the physical properties of the inorganic compound.

図9は、第3貢献度を示す第1構造情報(空間群)312と、無機化合物の物性値に影響を与える電子の数(最外殻電子数)とを有する無機化合物のリストの一例である。図9のリスト143は、複数の無機化合物のデータを含む、第2無機化合物データベース211から、空間群番号160、かつ最外殻電子数5の元素を含む無機化合物を抽出して表示したリストである。IDは、抽出された各無機化合物に付されている識別番号である。 Figure 9 is an example of a list of inorganic compounds that possess the first structural information (space group) 312 indicating the third contribution, and the number of electrons (number of outermost electrons) that influences the physical properties of the inorganic compound. List 143 in Figure 9 is a list extracted and displayed from the second inorganic compound database 211, which contains data for multiple inorganic compounds, showing inorganic compounds containing an element with space group number 160 and a number of outermost electrons of 5. The ID is the identification number assigned to each extracted inorganic compound.

リスト143には、一例として、同じIDが付された、組成が同じである無機化合物が含まれている(No.3とNo.4)。これらは、無機化合物の組成は同じであるが、対象とされた元素が異なることを示している。すなわち、No.3は、Fe(鉄)の第3貢献度を示し、No.4は、Co(コバルト)の第3貢献度を示している。これによれば、第3貢献度413が高い無機化合物、および無機化合物に含まれる元素をユーザが視覚的に識別することができる。 List 143 includes, as an example, inorganic compounds with the same ID and identical composition (No. 3 and No. 4). These indicate that while the inorganic compounds have the same composition, the elements targeted are different. Specifically, No. 3 shows the third contribution of Fe (iron), and No. 4 shows the third contribution of Co (cobalt). This allows users to visually identify inorganic compounds with a high third contribution of 413, and the elements contained within those inorganic compounds.

作成部14において作成された表示情報42は、例えば、外部の表示装置2に出力され、表示装置2において表示されてもよいし、予測装置1が表示部(不図示)を備える場合は、予測装置1の表示部に出力されてもよい。これによれば、ユーザは、作成部14が作成した表示情報42を見て、予測装置1が予測した結果を視覚的に識別することができる。 The display information 42 created in the creation unit 14 may, for example, be output to an external display device 2 and displayed on the display device 2, or, if the prediction device 1 is equipped with a display unit (not shown), it may be output to the display unit of the prediction device 1. This allows the user to visually identify the prediction results made by the prediction device 1 by looking at the display information 42 created by the creation unit 14.

〔予測装置1における予測処理の流れ〕
次に、予測装置1における予測処理の流れについて、図10を用いて説明する。図10は、予測処理の流れの一例を示すフローチャートである。
[Flow of prediction processing in prediction device 1]
Next, the flow of the prediction process in the prediction device 1 will be explained using Figure 10. Figure 10 is a flowchart showing an example of the prediction process flow.

まず、入力取得部11が特定の物性値が未知である第1無機化合物の入力情報31を取得する(ステップS1:入力ステップ)。入力情報31は、無機化合物の元素を示す元素情報と、元素の比率を示す組成情報と、無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す第1構造情報312とを有している。 First, the input acquisition unit 11 acquires input information 31 of a first inorganic compound whose specific physical properties are unknown (Step S1: Input Step). The input information 31 includes elemental information indicating the elements of the inorganic compound, compositional information indicating the ratio of elements, and first structural information 312 indicating the unit cell, translation, and symmetry of the inorganic compound's crystal structure.

予測部13は、学習済モデルを用いて、入力情報31から第1無機化合物の特定の物性値を予測する。具体的には、予測部13は、変換後の入力情報から無機化合物に含まれる各元素の第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す第1貢献度を予測する(ステップS2)。そして、予測部13は、構造情報が示す構造が影響する第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す第2貢献度を予測する(ステップS3)。予測部13は、第1貢献度と、第2貢献度とに基づいて、第1無機化合物の物性値を予測する(ステップS4)。学習済モデルは、物性値が既知である第2無機化合物の、元素情報、組成情報、および第1構造情報312と、前記物性値の関係性を学習処理されている。 The prediction unit 13 uses a trained model to predict specific physical properties of the first inorganic compound from the input information 31. Specifically, the prediction unit 13 predicts a first contribution, indicating the degree of influence of each element contained in the inorganic compound on the physical properties of the first inorganic compound, from the converted input information (step S2). Then, the prediction unit 13 predicts a second contribution, indicating the degree of influence of the structure indicated by the structural information on the physical properties of the first inorganic compound (step S3). Based on the first and second contributions, the prediction unit 13 predicts the physical properties of the first inorganic compound (step S4). The trained model has been trained to learn the relationship between the elemental information, composition information, and first structural information 312 of a second inorganic compound whose physical properties are known, and the aforementioned physical properties.

また、予測部13は、第1無機化合物に含まれる各元素のうち、所定の周期に含まれる少なくとも1つの元素の第1貢献度および第2貢献度から、少なくとも1つの元素の第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す第3貢献度を算出する(ステップS5:算出ステップ)。 Furthermore, the prediction unit 13 calculates a third contribution, which indicates the degree of influence of at least one element on the physical properties of the first inorganic compound, from the first and second contributions of at least one element included in a predetermined period among the elements contained in the first inorganic compound (Step S5: Calculation Step).

作成部14は、予測部13によって算出された第3貢献度に関する表示情報42として画像またはリストを作成する(ステップS6:作成ステップ)。 The creation unit 14 creates an image or list as display information 42 related to the third contribution calculated by the prediction unit 13 (step S6: creation step).

作成部14は、例えば、予測装置1の外部装置である表示装置2に、作成した表示情報42を出力し(ステップS7:出力ステップ)、処理は終了となる。 The creation unit 14 outputs the created display information 42 to the display device 2, which is an external device of the prediction device 1 (step S7: output step), and the process ends.

このように、予測装置1に係る予測処理は、入力情報31取得する入力取得ステップと、学習済モデルを用いて、入力情報から第1無機化合物の特定の物性値を予測する予測ステップと、を含む。 Thus, the prediction process related to the prediction device 1 includes an input acquisition step of acquiring input information 31, and a prediction step of predicting specific physical properties of the first inorganic compound from the input information using a trained model.

この予測方法を採用することにより、予測装置1は、第1無機化合物の特定の物性値を精度高く予測することができる。また、入力情報31として、第1無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す第1構造情報312が入力されることにより、予測装置1は、結晶構造が物性値に対して支配的な第1無機化合物についても、物性値を精度高く予測することができる。 By employing this prediction method, the prediction device 1 can accurately predict specific physical properties of the first inorganic compound. Furthermore, by inputting first structural information 312, which indicates the unit cell, translation, and symmetry of the crystal structure of the first inorganic compound, as input information 31, the prediction device 1 can accurately predict physical properties even for the first inorganic compound where the crystal structure is dominant over the physical properties.

また、第1構造情報312として、第1無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す情報を採用することにより、情報を入力する際に、第1無機化合物の各原子の空間的配置を詳細に設定せずとも、ユーザが簡便に構造情報を入力することができる。また、既知化合物だけなく、未知の化合物の物性を予測する際においても、ユーザが構造情報のデータセットを用意しやすいという効果がある。 Furthermore, by adopting information indicating the unit cell, translation, and symmetry of the crystal structure of the first inorganic compound as the first structural information 312, users can easily input structural information without having to meticulously set the spatial arrangement of each atom of the first inorganic compound when inputting the information. This also has the effect of making it easier for users to prepare a dataset of structural information when predicting the physical properties of not only known compounds but also unknown compounds.

本実施形態の予測処理においては、予測部13は物性値を予測した後に、第3貢献度をさらに算出し、作成部14において表示情報が作成されたが、この形態に限らず、予測部13は、物性値のみを予測して、その結果を表示装置2に出力してもよい。 In the prediction process of this embodiment, the prediction unit 13 predicts the physical property values, then further calculates the third contribution, and the creation unit 14 creates the display information. However, the system is not limited to this configuration; the prediction unit 13 may predict only the physical property values and output the results to the display device 2.

また、予測部13が予測した予測結果は、作成部14に供されずに、通信部30を介して外部機器へ送信されてもよい。この場合、外部機器において、上述した表示情報42が作成されてもよい。 Furthermore, the prediction results generated by the prediction unit 13 may be transmitted to an external device via the communication unit 30 instead of being sent to the creation unit 14. In this case, the display information 42 described above may be created in the external device.

<変形例>
本開示の変形例について、以下に説明する。説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
<Different example>
Modifications of the present disclosure are described below. For the sake of convenience, components having the same function as those described in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and their descriptions are not repeated.

実施形態1においては、入力取得部11は、無機化合物の元素を示す元素情報310と、元素の比率を示す組成情報311と、第1構造情報312とを第1無機化合物データベース210から取得する例について説明した。本変形例では、最適な第1無機化合物を予測する最適条件予測部17を備える例について説明する。最適条件予測部17は、第1無機化合物の少なくとも1つの最適条件を予測することができる。本変形例において、第1無機化合物は、例えば、1つ以上の変数を含む式で表され得、最適条件予測部17は、当該変数の最適条件を予測する。なお、予測される最適条件は、構造情報であってもよい。入力取得部11は、最適条件予測部17から、入力情報31として、最適条件として予測される条件を取得する。本変形例では、具体例として、上記変数が元素情報310および組成情報311である場合について説明する。 In Embodiment 1, an example was described in which the input acquisition unit 11 acquires elemental information 310 indicating the elements of the inorganic compound, compositional information 311 indicating the ratio of elements, and first structural information 312 from the first inorganic compound database 210. This modified example describes an example that includes an optimal condition prediction unit 17 for predicting the optimal first inorganic compound. The optimal condition prediction unit 17 can predict at least one optimal condition for the first inorganic compound. In this modified example, the first inorganic compound may be represented, for example, by an expression including one or more variables, and the optimal condition prediction unit 17 predicts the optimal condition for these variables. The predicted optimal condition may also be structural information. The input acquisition unit 11 acquires the predicted optimal condition as input information 31 from the optimal condition prediction unit 17. This modified example describes, as a specific example, the case where the variables are elemental information 310 and compositional information 311.

〔予測装置1Aの構成〕
図11は、本変形例に係る予測装置1Aの構成例を示すブロック図である。
[Configuration of prediction device 1A]
Figure 11 is a block diagram showing an example configuration of the prediction device 1A according to this modified example.

図11に示すように、予測装置1Aは、予測装置1Aの各部を統括的に制御する制御部10A、および制御部10Aが使用する各種データを記憶する記憶部20A、外部機器と通信を行う通信部30を備えている。 As shown in Figure 11, the prediction device 1A includes a control unit 10A that comprehensively controls each part of the prediction device 1A, a storage unit 20A that stores various data used by the control unit 10A, and a communication unit 30 that communicates with external devices.

記憶部20Aには、学習済モデル213、第1無機化合物データベース210、第2無機化合物データベース211に加え、統計モデル214、および探索空間データベース220が格納されている。 The memory unit 20A stores the trained model 213, the first inorganic compound database 210, the second inorganic compound database 211, as well as the statistical model 214 and the search space database 220.

統計モデル214には、学習済モデル213を用いて予測部13が物性値を予測した場合に、どのような値が出力されるかについての確率の分布を示すモデルである。統計モデル214は、予測部13によって更新されてよい。 The statistical model 214 represents the probability distribution of what values will be output when the prediction unit 13 predicts physical properties using the trained model 213. The statistical model 214 may be updated by the prediction unit 13.

探索空間データベース220には、後述する探索空間決定部16が探索空間を決定するための添加金属の種類と金属の添加量との複数の組み合わせが格納されている。 The search space database 220 stores multiple combinations of the type of additive metal and the amount of metal added, which the search space determination unit 16 (described later) uses to determine the search space.

本変形例においては、予測装置1Aが、第1無機化合物データベース210および第2無機化合物データベース211、統計モデル214、および探索空間データベース220を備える態様について説明するが、これに限定されない。例えば、第1無機化合物データベース210、第2無機化合物データベース211、統計モデル214、および探索空間データベース220は、外部のサーバに格納されていてもよく、予測装置1Aは、該サーバに格納されている各データベースにアクセスしてもよい。この場合、第1無機化合物データベース210と、第2無機化合物データベース211と、統計モデル214と、探索空間データベース220とは、同じサーバに格納されていてもよく、それぞれのデータベースが異なるサーバに格納されていてもよい。また、記憶部20Aには、予測装置1Aの各種制御を行うための制御プログラムが格納されていてもよい。 In this modified example, a configuration in which the prediction device 1A comprises a first inorganic compound database 210, a second inorganic compound database 211, a statistical model 214, and a search space database 220 is described, but the device is not limited thereto. For example, the first inorganic compound database 210, the second inorganic compound database 211, the statistical model 214, and the search space database 220 may be stored on an external server, and the prediction device 1A may access each database stored on the server. In this case, the first inorganic compound database 210, the second inorganic compound database 211, the statistical model 214, and the search space database 220 may be stored on the same server, or each database may be stored on a different server. Furthermore, the storage unit 20A may store control programs for performing various controls on the prediction device 1A.

<制御部10A>
制御部10Aは、探索空間決定部16、最適条件予測部17、入力取得部11、予測部13A、作成部14および学習部15を備える。以下、制御部10Aが備える各構成について説明する。
<Control Unit 10A>
The control unit 10A comprises a search space determination unit 16, an optimal condition prediction unit 17, an input acquisition unit 11, a prediction unit 13A, a creation unit 14, and a learning unit 15. The following describes each component of the control unit 10A.

(探索空間決定部16)
探索空間決定部16は、最適条件予測部17が、最適な第1無機化合物を予測するための探索空間を決定する。より具体的には、探索空間決定部16は、最適条件予測部17が第1無機化合物を表す式における変数の最適条件を予測する際の探索空間を決定する。具体例として、探索空間決定部16は、最適条件予測部17が、元素情報310および組成情報311の最適条件を予測する際の探索空間を決定する。すなわち、探索空間決定部16は、最適条件予測部17が元素情報310および組成情報311を予測する際の探索空間を規定するための、元素の種類の候補、および組成比の範囲を特定する。一例として、磁性材料の中でも有望な磁性材料として知られている「FeCo」を元素情報310が含む場合、第1無機化合物は、FeCOに添加する金属の種類(M)および金属の添加量(x)を変数として、M_xFe_(1-x/2)Co_(1-x/2)の式で表すことができる。探索空間決定部16は、FeCOに添加する金属の種類(M)の候補、および金属の添加量(x)の範囲を決定する。探索空間決定部16は、探索空間データベース220から、添加金属の種類の候補と、金属の添加量の範囲とを抽出してもよい。探索空間決定部16は、一例として、探索空間として、添加金属M:[Sc-Auの遷移金属元素]、添加量x=[0-1](M_xFe_(1-x/2)Co_(1-x/2))であると決定する。添加量xは、無機化合物の組成式の組成比を決定する因子である。
(Search space determination unit 16)
The search space determination unit 16 determines the search space for the optimal condition prediction unit 17 to predict the optimal first inorganic compound. More specifically, the search space determination unit 16 determines the search space for the optimal condition prediction unit 17 to predict the optimal conditions for the variables in the equation representing the first inorganic compound. As a specific example, the search space determination unit 16 determines the search space for the optimal condition prediction unit 17 to predict the optimal conditions for elemental information 310 and compositional information 311. That is, the search space determination unit 16 identifies candidate element types and composition ratio ranges for defining the search space for the optimal condition prediction unit 17 to predict elemental information 310 and compositional information 311. As an example, if the elemental information 310 includes "FeCo," which is known as a promising magnetic material among magnetic materials, the first inorganic compound can be expressed by the equation M_xFe_(1-x/2)Co_(1-x/2), where the type of metal (M) and the amount of metal added (x) to FeCO are variables. The search space determination unit 16 determines candidate types of metal (M) to be added to FeCO, and ranges for the amount of metal to be added (x). The search space determination unit 16 may extract candidate types of added metals and ranges for the amount of metal to be added from the search space database 220. As an example, the search space determination unit 16 determines that the search space is defined as follows: added metal M: [Sc-Au transition metal element], amount x = [0-1] (M_xFe_(1-x/2)Co_(1-x/2)). The amount x is a factor that determines the composition ratio of the composition formula of the inorganic compound.

探索空間決定部16には、予め第1構造情報312が入力されていてもよい。すなわち、探索空間決定部16は、第1構造情報312が予め考慮された状態において、探索空間を決定してもよい。また、後述する最適条件予測部17が、元素情報310および組成情報311の最適条件を予測した後において、入力取得部11に、第1構造情報312が、第1無機化合物データベース210から入力されてもよい。 The search space determination unit 16 may have the first structural information 312 pre-inputted into it. That is, the search space determination unit 16 may determine the search space with the first structural information 312 already considered. Furthermore, after the optimal condition prediction unit 17 (described later) predicts the optimal conditions for the elemental information 310 and compositional information 311, the first structural information 312 may be input to the input acquisition unit 11 from the first inorganic compound database 210.

(最適条件予測部17)
最適条件予測部17は、最適な前記第1無機化合物を予測する。より具体的には、最適条件予測部17は、探索空間決定部16において規定された探索空間から、第1無機化合物を表す式における変数の最適条件を予測する。具体例として、最適条件予測部17は、元素情報310および組成情報311の最適条件を予測する。最適条件予測部17には、探索空間決定部16で決定された探索空間が入力される。最適条件予測部17は、記憶部20Aに格納されている統計モデル214に基づいて、探索空間の中から、元素情報310および組成情報311の最適条件を予測する。最適条件予測部17は、具体的には、上述した添加金属の種類Mおよび金属の添加量xの最適条件を予測する。
(Optimal condition prediction unit 17)
The optimal condition prediction unit 17 predicts the optimal first inorganic compound. More specifically, the optimal condition prediction unit 17 predicts the optimal conditions for the variables in the formula representing the first inorganic compound from the search space defined in the search space determination unit 16. As a specific example, the optimal condition prediction unit 17 predicts the optimal conditions for elemental information 310 and compositional information 311. The search space determined in the search space determination unit 16 is input to the optimal condition prediction unit 17. Based on the statistical model 214 stored in the storage unit 20A, the optimal condition prediction unit 17 predicts the optimal conditions for elemental information 310 and compositional information 311 from the search space. Specifically, the optimal condition prediction unit 17 predicts the optimal conditions for the type M of the added metal and the amount x of the added metal.

最適条件予測部17は、ベイズ最適化を用いて、入力された元素情報310の一部と、組成情報311の一部とに基づいて、元素情報310および組成情報311の最適条件を予測する。 The optimal condition prediction unit 17 uses Bayesian optimization to predict the optimal conditions for elemental information 310 and compositional information 311 based on a portion of the input elemental information 310 and a portion of the compositional information 311.

ベイズ最適化は、入力と、それに対応した出力との関係性を統計モデルによって表現し、統計モデルより導出される評価指標である獲得関数をもとに、次に思考すべき最適な入力条件を決定していくアルゴリズムである。本変形例において、統計モデル214は、上述したように、学習済モデル213を用いて予測部13が物性値を予測した場合に、どのような値が出力されるかについての確率の分布を示す。 Bayesian optimization is an algorithm that uses a statistical model to represent the relationship between an input and its corresponding output, and then uses the acquisition function, an evaluation metric derived from the statistical model, to determine the optimal input conditions to consider next. In this modified example, the statistical model 214, as described above, shows the probability distribution of what values will be output when the prediction unit 13 predicts the physical properties using the trained model 213.

このように、最適条件予測部17は、ベイズ最適化を用いて、添加金属の種類Mおよび金属の添加量xの最適条件を予測する。元素情報310と、組成情報311とは、一義的に決定される。 Thus, the optimal condition prediction unit 17 uses Bayesian optimization to predict the optimal conditions for the type M of additive metal and the amount x of the metal added. The elemental information 310 and the composition information 311 are uniquely determined.

(入力取得部11)
入力取得部11は、入力情報31として、最適条件予測部17において予測された条件に基づく元素情報310と、組成情報311とを取得する。上述したように、元素情報310と、組成情報311と併せて第1構造情報312も最適条件予測部17から取得されてもよいし、第1構造情報312は、第1無機化合物データベース210から別途取得されてもよい。
(Input acquisition unit 11)
The input acquisition unit 11 acquires elemental information 310 and compositional information 311 as input information 31, based on the conditions predicted by the optimal condition prediction unit 17. As described above, the first structure information 312 may also be acquired from the optimal condition prediction unit 17 along with the elemental information 310 and compositional information 311, or the first structure information 312 may be acquired separately from the first inorganic compound database 210.

(予測部13A)
予測部13Aは、実施形態1の予測部13と同様に、学習済モデル213を用いて、入力情報31から無機化合物の特定の物性値を予測する。また、予測部13Aは、予測された物性値に基づいて、統計モデル214を更新してもよい。この後、更新された統計モデル214を用いて、最適条件予測部17がさらに、最適条件として予測される、添加金属の種類Mと、金属の添加量xとを決定してもよい。
(Prediction unit 13A)
The prediction unit 13A, similar to the prediction unit 13 in Embodiment 1, uses the trained model 213 to predict specific physical properties of the inorganic compound from the input information 31. The prediction unit 13A may also update the statistical model 214 based on the predicted physical properties. After this, the optimal condition prediction unit 17 may use the updated statistical model 214 to determine the type M of the added metal and the amount x of the added metal, which are predicted to be the optimal conditions.

最適条件予測部17、入力取得部11、および予測部13Aが行う一連の処理は、所定の回数、繰り返されてもよい。予測部13Aは、当該繰り返しによって予測された複数の物性値を比較することにより、最適条件を決定してもよい。最適条件予測部17による最適化処理、入力取得部11による入力処理、および予測部13Aによる予測処理が繰り返される度に、予測部13Aによって統計モデル214は更新される。所定の回数は、予め決定されていてよい。 The series of processes performed by the optimal condition prediction unit 17, the input acquisition unit 11, and the prediction unit 13A may be repeated a predetermined number of times. The prediction unit 13A may determine the optimal conditions by comparing multiple physical property values predicted through these repetitions. Each time the optimization process by the optimal condition prediction unit 17, the input processing by the input acquisition unit 11, and the prediction process by the prediction unit 13A are repeated, the statistical model 214 is updated by the prediction unit 13A. The predetermined number of repetitions may be determined in advance.

(作成部14)
作成部14は、予測部13Aが予測し出力した出力情報に基づく表示情報を作成する。本変形例において、作成部14は、予測部13Aが1つの物性値を出力するごとに表示情報を作成してもよいし、最適化処理から予測処理までの一連の処理が所定の回数行われた後に表示情報を作成してもよい。
(Creation section 14)
The creation unit 14 creates display information based on the output information predicted and output by the prediction unit 13A. In this modified example, the creation unit 14 may create display information each time the prediction unit 13A outputs a physical property value, or it may create display information after a predetermined number of processing steps from optimization to prediction have been performed.

図12は、作成部14が作成する添加する金属の種類(M)と、金属の添加量(x)との相関を磁性値と共に示すグラフ144である。磁性値は、例えば、各プロットの色の違いによって表現されてもよく、濃淡によって表現されてもよい。グラフ144においては、一例として、プロットの濃淡が濃いほど磁性値は低く、プロットの濃淡が淡いほど磁性値は高くなる。このように、作成部14が、金属の種類(M)と、金属の添加量(x)との相関を磁性値と共に示すことにより、ユーザが、どの金属をどれだけ添加すれば高磁性の材料を得ることができるかの予測結果を視覚的に認識することができる。あるいは、作成部14は、予測部13Aが決定した最適条件に基づき出力した出力情報41に基づく表示情報42を作成してもよい。 Figure 12 is a graph 144 showing the correlation between the type of metal (M) added and the amount of metal added (x) created by the creation unit 14, along with the magnetic value. The magnetic value may be represented, for example, by the difference in color of each plot, or by the intensity of the color. In graph 144, for example, the darker the intensity of the plot, the lower the magnetic value, and the lighter the intensity of the plot, the higher the magnetic value. In this way, by showing the correlation between the type of metal (M) and the amount of metal added (x) along with the magnetic value, the creation unit 14 allows the user to visually recognize the predicted result of which metal to add and in what amount to obtain a highly magnetic material. Alternatively, the creation unit 14 may create display information 42 based on the output information 41 output based on the optimal conditions determined by the prediction unit 13A.

このように、予測装置1Aが最適条件予測部17を備えることにより、入力取得部11には、最適化された元素情報310および組成情報311が入力される。また、予測部13Aは、最適化された元素情報310、最適化された組成情報311、および第1構造情報312に基づいて物性値を予測する。これによれば、最適化されていない元素情報310および組成情報311が入力される場合よりも、予測部13Aが最適な物性値を出力するまでに繰り返し得る予測処理の回数が小さくなる。すなわち、予測に係る時間を短くすることができる。 Thus, by equipping the prediction device 1A with an optimal condition prediction unit 17, the input acquisition unit 11 receives optimized elemental information 310 and compositional information 311. The prediction unit 13A then predicts physical properties based on the optimized elemental information 310, optimized compositional information 311, and first structural information 312. This reduces the number of prediction processes required for the prediction unit 13A to output optimal physical properties compared to when unoptimized elemental information 310 and compositional information 311 are input. In other words, the prediction time can be shortened.

本変形例においては、予測装置1Aが最適条件予測部17を備えている例について説明したが、元素情報310および組成情報311の最適条件を予測する最適条件予測装置が、実施形態1の予測装置1の外部にある態様であってもよい。この場合、予測装置1は、最適条件予測装置から元素情報310および組成情報311を取得してもよい。また、最適条件予測装置の記憶部が統計モデルおよび探索空間データベースを備えており、予測装置1が予測した結果を取得して、統計モデルが更新されてもよい。 In this modified example, an example in which the prediction device 1A includes an optimal condition prediction unit 17 has been described. However, the optimal condition prediction device that predicts the optimal conditions for elemental information 310 and compositional information 311 may be located outside the prediction device 1 of Embodiment 1. In this case, the prediction device 1 may acquire the elemental information 310 and compositional information 311 from the optimal condition prediction device. Furthermore, the storage unit of the optimal condition prediction device may include a statistical model and a search space database, and the statistical model may be updated by acquiring the results predicted by the prediction device 1.

〔ソフトウェアによる実現例〕
予測装置1(以下、「装置」と呼ぶ)の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロック(特に制御部10に含まれる各部)としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。
[Examples of implementation using software]
The function of the prediction device 1 (hereinafter referred to as "the device") is a program that causes the device to function as a computer, and can be realized by a program that causes the computer to function as each control block of the device (particularly each part included in the control unit 10).

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも1つの制御装置(例えばプロセッサ)と少なくとも1つの記憶装置(例えばメモリ)を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。 In this case, the device comprises a computer having at least one control device (e.g., a processor) and at least one storage device (e.g., memory) as hardware for executing the program. By executing the program using this control device and storage device, the functions described in each of the above embodiments are realized.

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、1または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。 The above program may be recorded on one or more computer-readable recording media, rather than on a temporary storage medium. This recording media may or may not be present in the above device. In the latter case, the program may be supplied to the above device via any wired or wireless transmission medium.

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本開示の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。 Furthermore, some or all of the functions of each of the above control blocks can also be implemented by logic circuits. For example, an integrated circuit in which logic circuits functioning as each of the above control blocks are formed is also included in the scope of this disclosure. In addition, it is also possible to implement the functions of each of the above control blocks using, for example, a quantum computer.

〔まとめ〕
本開示の態様1に係る予測装置1は、特定の物性値が未知である第1無機化合物の入力情報31を取得する入力取得部11と、学習済モデル213を用いて、入力情報31から第1無機化合物の特定の物性値410を予測する予測部13と、を備え、学習済モデル213は、物性値が既知である第2無機化合物の参照情報32と、物性値との関係性を学習処理されており、入力情報31および参照情報32は、それぞれ無機化合物の元素を示す元素情報と、前記元素の比率を示す組成情報と、前記無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す第1構造情報312と、を有している。
〔summary〕
The prediction device 1 according to Embodiment 1 of the present disclosure comprises an input acquisition unit 11 that acquires input information 31 of a first inorganic compound whose specific physical properties are unknown, and a prediction unit 13 that uses a trained model 213 to predict specific physical properties 410 of the first inorganic compound from the input information 31. The trained model 213 has been trained to learn the relationship between reference information 32 of a second inorganic compound whose physical properties are known and the physical properties. The input information 31 and the reference information 32 each include elemental information indicating the elements of the inorganic compound, compositional information indicating the ratio of the elements, and first structural information 312 indicating the unit cell, translation, and symmetry of the crystal structure of the inorganic compound.

本開示の態様2に係る予測装置1は、前記態様1において、予測部13が、入力情報31から第1無機化合物に含まれる各元素の第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す第1貢献度411を予測可能であってよい。 In the prediction device 1 according to aspect 2 of this disclosure, the prediction unit 13 may be capable of predicting a first contribution 411, which indicates the degree of influence of each element contained in the first inorganic compound on the physical properties of the first inorganic compound, from the input information 31.

本開示の態様3に係る予測装置1は、前記態様2において、予測部13が、入力情報31から第1構造情報312が示す構造が影響する第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す第2貢献度412を予測可能であってよい。 In the prediction device 1 according to aspect 3 of this disclosure, the prediction unit 13 may be capable of predicting a second contribution 412, which indicates the degree of influence of the structure indicated by the first structural information 312 on the physical properties of the first inorganic compound, based on the input information 31.

本開示の態様4に係る予測装置1は、前記態様3において、予測部13は、第1貢献度411と、第2貢献度412とに基づいて、第1無機化合物の物性値410を算出してもよい。 In the prediction device 1 according to aspect 4 of this disclosure, in aspect 3, the prediction unit 13 may calculate the physical property value 410 of the first inorganic compound based on the first contribution 411 and the second contribution 412.

本開示の態様5に係る予測装置1は、前記態様1~4の何れかにおいて、入力情報31が、単位格子の各軸の長さを示す第2構造情報313を有していてもよい。 In any of the embodiments 1 to 4, the prediction device 1 according to embodiment 5 of this disclosure may have input information 31 that includes second structural information 313 indicating the lengths of each axis of the unit cell.

本開示の態様6に係る予測装置1は、前記態様1~5の何れかにおいて、入力情報31が、単位格子の各稜間の角度を示す第3構造情報314を有していてもよい。 In any of the embodiments 1 to 5, the prediction device 1 according to embodiment 6 of this disclosure may have a third structural information 314 in which the input information 31 indicates the angle between each edge of the unit cell.

本開示の態様7に係る予測装置1は、前記態様3または4において、予測部13が、第1無機化合物に含まれる各元素のうち、所定の周期に含まれる少なくとも1つの元素の第1貢献度411および第2貢献度412から、所定の周期に含まれる少なくとも1つの元素の第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す第3貢献度413を算出してもよい。 In the prediction device 1 according to embodiment 7 of this disclosure, in embodiment 3 or 4, the prediction unit 13 may calculate a third contribution 413, which indicates the degree of influence of at least one element included in a predetermined period on the physical properties of the first inorganic compound, from the first contribution 411 and second contribution 412 of at least one element included in a predetermined period among the elements included in the first inorganic compound.

本開示の態様8に係る予測装置1Aは、前記態様1~7の何れかにおいて、最適な第1無機化合物を予測する、最適条件予測部17をさらに備えてもよい。 The prediction device 1A according to embodiment 8 of this disclosure may further include an optimal condition prediction unit 17 that predicts the optimal first inorganic compound in any of embodiments 1 to 7.

本開示の態様9に係る予測装置1は、前記態様7において、第1構造情報312と、第1無機化合物の物性値410に影響を与える電子の数とを2軸として、第3貢献度の分布を示すヒートマップ141を作成する作成部14をさらに備えてもよい。 The prediction device 1 according to aspect 9 of this disclosure may further include a creation unit 14 that creates a heat map 141 showing the distribution of the third contribution, using the first structural information 312 and the number of electrons affecting the physical property value 410 of the first inorganic compound as two axes, as described in aspect 7.

本開示の態様10に係る予測装置1は、前記態様9において、作成部14が、ヒートマップ141における第3貢献度413が高い領域について第1構造情報312における電子の数と、第3貢献度413との相関を示す図をさらに作成してもよい。 In the prediction device 1 according to embodiment 10 of this disclosure, in embodiment 9, the creation unit 14 may further create a diagram showing the correlation between the number of electrons in the first structural information 312 and the third contribution 413 in the region where the third contribution 413 is high in the heat map 141.

本開示の態様11に係る予測装置1は、前記態様9または10において、作成部14が、所定の第3貢献度413を示す第1構造情報312と、電子の数とを有する無機化合物のリスト143をさらに作成してもよい。 In the prediction device 1 according to aspect 11 of this disclosure, in aspect 9 or 10, the creation unit 14 may further create a list 143 of inorganic compounds having first structural information 312 indicating a predetermined third contribution 413 and the number of electrons.

本開示の態様12に係る予測方法は、特定の物性値が未知である第1無機化合物の入力情報31を取得する入力取得ステップ(S1)と、学習済モデル213を用いて、入力情報31から第1無機化合物の特定の物性値410を予測する予測ステップ(S4)と、含み、前記学習済モデルは、前記物性値が既知である第2無機化合物の参照情報32と、前記物性値との関係性を学習処理されており、入力情報31および参照情報32は、それぞれ無機化合物の元素を示す元素情報と、前記元素の比率を示す組成情報と、前記無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す第1構造情報312と、を有している。 The prediction method according to aspect 12 of this disclosure includes an input acquisition step (S1) of acquiring input information 31 of a first inorganic compound whose specific physical properties are unknown, and a prediction step (S4) of predicting specific physical properties 410 of the first inorganic compound from the input information 31 using a trained model 213. The trained model has been trained to learn the relationship between the physical properties and reference information 32 of a second inorganic compound whose physical properties are known. The input information 31 and reference information 32 each include elemental information indicating the elements of the inorganic compound, compositional information indicating the ratio of the elements, and first structural information 312 indicating the unit cell, translation, and symmetry of the crystal structure of the inorganic compound.

本開示の一実施例について以下に説明する。実施例として、予測装置1を用い、入力情報として(1)元素情報、(2)組成情報、(3)単位格子ならびに並進性および対称性を示す第1構造情報を使用した。予測する物性は、磁気モーメントである。また、学習済モデル213の訓練、検証およびテストのためのデータセットは、(1)元素情報、(2)組成情報、(3)単位格子ならびに並進性および対称性を示す情報と、(4)磁気モーメントとがセットになっているデータを使用した。図13および図14は実施例のグラフである。 An embodiment of this disclosure is described below. In this embodiment, a prediction device 1 was used, and the input information consisted of (1) elemental information, (2) compositional information, and (3) first structural information indicating the unit cell, translation, and symmetry. The property to be predicted was the magnetic moment. Furthermore, the dataset used for training, validation, and testing of the trained model 213 consisted of data containing (1) elemental information, (2) compositional information, (3) information indicating the unit cell, translation, and symmetry, and (4) magnetic moment. Figures 13 and 14 are graphs of this embodiment.

また、比較例としては、入力情報として(1)元素情報、(2)組成情報のみを使用し、学習済モデルの訓練、検証およびテストのためのデータセットとしては、(1)元素情報、(2)組成情報と、(4)磁気モーメントとがセットになっているデータを使用した。図15および図16は実施例のグラフである。 Furthermore, as a comparative example, only (1) elemental information and (2) compositional information were used as input information, while the dataset used for training, validation, and testing of the trained model consisted of (1) elemental information, (2) compositional information, and (4) magnetic moment data. Figures 15 and 16 are graphs of the examples.

実施例は、入力情報として、単位格子ならびに並進性および対称性を示す第1構造情報を用いる点で、比較例とは異なる。 The example differs from the comparative example in that it uses a unit cell and first structural information indicating translation and symmetry as input information.

実施例および比較例ともに、予測装置1は、データセットを35,000個ずつ使用し、35,000個のデータセットを、訓練データ(training data)と、検証データ(validation data)とテストデータ(test data)とにランダム分割して、70%を訓練用、15%を評価用、15%をテスト用に用いた。訓練データは、学習済モデル213に学習を指せるためのデータ、検証データは、学習過程における学習済モデル213の精度を検証するためのデータ、テストデータは、構築した最終的な学習済モデル213の精度を検証するためのデータである。訓練データを使用して学習済モデル213を作成した。図13および図15の「Training data」で示すデータは、訓練データであり、図14および図16の「Test data」で示すデータはテストデータである。図13~図16は全て磁気モーメントの実測値に対する予測値を、1~250μ/nmの範囲においてプロットしたグラフである。 In both the examples and comparative examples, the prediction device 1 used 35,000 datasets each. These 35,000 datasets were randomly divided into training data, validation data, and test data, with 70% used for training, 15% for evaluation, and 15% for testing. The training data was used to instruct the trained model 213 to learn, the validation data was used to verify the accuracy of the trained model 213 during the learning process, and the test data was used to verify the accuracy of the final trained model 213. The trained model 213 was created using the training data. The data shown as "Training data" in Figures 13 and 15 is the training data, and the data shown as "Test data" in Figures 14 and 16 is the test data. Figures 13 to 16 are graphs plotting the predicted values against the measured values of the magnetic moment in the range of 1 to 250 μB / nm³ .

図13~図16のグラフ内の実線は、磁気モーメントの予測値(predicted)と、磁気モーメントの実測値(calculated)とが一致する場合に得られる真の回帰直線を示す。決定係数Rは、真の回帰直線との相関を示す。決定係数Rは1に近い程、真の回帰直線に近くなる、すなわち予測装置の予測精度が高いと言える。mseで示す値は、平均二乗誤差(mse:Mean Squared Error)を示し、各データに対して、予測値と実測値の差を二乗した値を計算し、その総和をデータ数で割った値である。maeで示す値は、平均絶対誤差(mae:Mean Absolute Error)を示し、各データに対して、予測値と実測値の差の絶対値を計算し、その総和をデータ数で割った値である。mseおよびmaeは、いずれも、値が小さいほど、予測値と実測値との誤差が小さい。すなわち、mseおよびmaeの値が小さい程、予測装置の予測精度が高いと言える。 The solid lines in the graphs in Figures 13 to 16 represent the true regression line obtained when the predicted magnetic moment matches the calculated magnetic moment. The coefficient of determination indicates the correlation with the true regression line. The closer the coefficient of determination is to 1, the closer it is to the true regression line, meaning the prediction accuracy of the prediction device is high. The value shown as mse represents the Mean Squared Error (mse), which is calculated by squaring the difference between the predicted and measured values for each data point and dividing the sum of these values by the number of data points. The value shown as mae represents the Mean Absolute Error (mae), which is calculated by squaring the difference between the predicted and measured values for each data point and dividing the sum of these values by the number of data points. Both MSE and MAE indicate that the smaller the value, the smaller the error between the predicted value and the actual value. In other words, the smaller the values of MSE and MAE, the higher the prediction accuracy of the prediction device.

<結果>
(1)実施例
実施例の訓練データにおいて、決定係数Rは0.85、mseは146.78、maeは7.54であった(図13)。また、実施例のテストデータにおいて、決定係数Rは0.75、mseは258.93、maeは9.26であった(図14)。
<Results>
(1) Example In the training data of the example, the coefficient of determination was 0.85, mse was 146.78, and mae was 7.54 (Figure 13). In the test data of the example, the coefficient of determination was 0.75, mse was 258.93, and mae was 9.26 (Figure 14).

(2)比較例
比較例の訓練データにおいて、決定係数Rは0.61、mseは383.49、maeは10.99であった(図15)。また、比較例のテストデータにおいて、決定係数Rは0.53、mseは454.49、maeは12.37であった(図16)。
(2) Comparative Example In the comparative example, the coefficient of determination was 0.61, the mse was 383.49, and the mae was 10.99 in the training data (Figure 15). In addition, in the comparative example, the coefficient of determination was 0.53, the mse was 454.49, and the mae was 12.37 (Figure 16).

決定係数Rの値から、実施例の予測装置1で予測された予測値は、実測値とよい相関を示していることが分かった。また、訓練データに含まれていないテストデータについても、訓練データと同様の精度で物性が予測できており、予測装置1が良好な性能を有することが示された。 From the coefficient of determination, it was found that the predicted values predicted by the prediction device 1 in the example showed a good correlation with the measured values. Furthermore, the physical properties of test data not included in the training data were predicted with the same accuracy as the training data, demonstrating that the prediction device 1 has good performance.

以上、本開示に係る発明について、諸図面および実施例に基づいて説明してきた。しかし、本開示に係る発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。すなわち、本開示に係る発明は本開示で示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示に係る発明の技術的範囲に含まれる。つまり、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。また、これらの変形または修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。 The inventions described in this disclosure have been explained based on the drawings and embodiments. However, the inventions described in this disclosure are not limited to the embodiments described above. That is, the inventions described in this disclosure can be modified in various ways within the scope shown in this disclosure, and embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments are also included within the technical scope of the inventions described in this disclosure. In other words, it should be noted that it will be easy for those skilled in the art to make various modifications or alterations based on this disclosure. Furthermore, it should be noted that these modifications or alterations are included within the scope of this disclosure.

1 予測装置
11 入力取得部
13 予測部
14 作成部
16 探索空間決定部
17 最適条件予測部
31 入力情報
32 参照情報
141 ヒートマップ
143 リスト
213 学習済モデル
310 元素情報
311 組成情報
312 第1構造情報
313 第2構造情報
314 第3構造情報
410 物性値
411 第1貢献度
412 第2貢献度
1 Prediction device 11 Input acquisition unit 13 Prediction unit 14 Creation unit 16 Search space determination unit 17 Optimal condition prediction unit 31 Input information 32 Reference information 141 Heat map 143 List 213 Trained model 310 Elemental information 311 Composition information 312 First structural information 313 Second structural information 314 Third structural information 410 Physical property values 411 First contribution 412 Second contribution

Claims (12)

特定の物性値が未知である第1無機化合物の入力情報を取得する入力取得部と、
学習済モデルを用いて、前記入力情報から前記第1無機化合物の前記物性値を予測する予測部と、を備え、
前記学習済モデルは、前記物性値が既知である第2無機化合物の参照情報と、前記物性値との関係性を学習処理されており、
前記入力情報および前記参照情報は、それぞれ無機化合物の元素を示す元素情報と、前記元素の比率を示す組成情報と、前記無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す第1構造情報と、を有している、予測装置。
An input acquisition unit that acquires input information for a first inorganic compound whose specific physical properties are unknown,
The system includes a prediction unit that uses a trained model to predict the physical properties of the first inorganic compound from the input information,
The aforementioned trained model has been trained to learn the relationship between the reference information of the second inorganic compound whose physical properties are known and the physical properties themselves.
A prediction device wherein the input information and the reference information each include elemental information indicating the elements of an inorganic compound, compositional information indicating the ratio of the elements, and first structural information indicating the unit cell, translational properties, and symmetry of the crystal structure of the inorganic compound.
前記予測部は、前記入力情報から前記第1無機化合物に含まれる各元素の前記第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す第1貢献度を予測可能である、請求項1に記載の予測装置。 The prediction device according to claim 1, wherein the prediction unit can predict a first contribution, which indicates the degree to which each element contained in the first inorganic compound influences the physical properties of the first inorganic compound, based on the input information. 前記予測部は、前記入力情報から第1構造情報が示す構造が影響する前記第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す第2貢献度を予測可能である、請求項2に記載の予測装置。 The prediction device according to claim 2, wherein the prediction unit can predict, from the input information, a second contribution indicating the degree to which the structure indicated by the first structural information influences the physical properties of the first inorganic compound. 前記予測部は、前記第1貢献度と、前記第2貢献度とに基づいて、前記第1無機化合物の物性値を算出する、請求項3に記載の予測装置。 The prediction device according to claim 3, wherein the prediction unit calculates the physical property values of the first inorganic compound based on the first contribution and the second contribution. 前記入力情報は、前記単位格子の各軸の長さを示す第2構造情報を有している、請求項1に記載の予測装置。 The prediction device according to claim 1, wherein the input information includes second structural information indicating the lengths of each axis of the unit cell. 前記入力情報は、前記単位格子の各稜間の角度を示す第3構造情報を有している、請求項1に記載の予測装置。 The prediction device according to claim 1, wherein the input information includes third structural information indicating the angles between each edge of the unit cell. 前記予測部は、前記第1無機化合物に含まれる各元素のうち、所定の周期に含まれる少なくとも1つの元素の前記第1貢献度および前記第2貢献度から、前記所定の周期に含まれる少なくとも1つの元素の前記第1無機化合物の物性値への影響の度合いを示す第3貢献度を算出する、請求項3に記載の予測装置。 The prediction device according to claim 3, wherein the prediction unit calculates a third contribution, indicating the degree of influence of at least one element included in a predetermined period on the physical properties of the first inorganic compound, from the first and second contributions of at least one element included in a predetermined period among the elements included in the first inorganic compound. 最適な前記第1無機化合物を予測する、最適条件予測部をさらに備える、請求項1に記載の予測装置。 The prediction apparatus according to claim 1, further comprising an optimal condition prediction unit for predicting the optimal first inorganic compound. 前記第1構造情報と、前記第1無機化合物の物性値に影響を与える電子の数とを2軸として、前記第3貢献度の分布を示すヒートマップを作成する作成部をさらに備える、請求項7に記載の予測装置。 The prediction apparatus according to claim 7, further comprising a creation unit that creates a heat map showing the distribution of the third contribution, using the first structural information and the number of electrons affecting the physical properties of the first inorganic compound as two axes. 前記作成部は、前記ヒートマップにおける前記第3貢献度が高い領域について前記第1構造情報における前記電子の数と、前記第3貢献度との相関を示す図をさらに作成する、請求項9に記載の予測装置。 The prediction apparatus according to claim 9, wherein the creation unit further creates a diagram showing the correlation between the number of electrons in the first structural information and the third contribution in the region of the heat map where the third contribution is high. 前記作成部は、所定の前記第3貢献度を示す前記第1構造情報と、前記電子の数とを有する無機化合物のリストをさらに作成する、請求項9に記載の予測装置。 The prediction apparatus according to claim 9, wherein the creation unit further creates a list of inorganic compounds having the first structural information indicating a predetermined third contribution and the number of electrons. 特定の物性値が未知である第1無機化合物の入力情報を取得する入力取得ステップと、
学習済モデルを用いて、前記入力情報から前記第1無機化合物の前記物性値を予測する予測ステップと、を含み、
前記学習済モデルは、前記物性値が既知である第2無機化合物の参照情報と、前記物性値との関係性を学習処理されており、
前記入力情報および前記参照情報は、それぞれ無機化合物の元素を示す元素情報と、前記元素の比率を示す組成情報と、前記無機化合物の結晶構造の単位格子ならびに並進性および対称性を示す第1構造情報と、を有している、予測方法。
An input acquisition step to obtain input information for a first inorganic compound whose specific physical properties are unknown,
The prediction step includes predicting the physical properties of the first inorganic compound from the input information using a trained model,
The aforementioned trained model has been trained to learn the relationship between the reference information of the second inorganic compound whose physical properties are known and the physical properties themselves.
A prediction method wherein the input information and the reference information each include elemental information indicating the elements of an inorganic compound, compositional information indicating the ratio of the elements, and first structural information indicating the unit cell, translational properties, and symmetry of the crystal structure of the inorganic compound.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017520868A (en) 2014-05-05 2017-07-27 アトムワイズ,インコーポレイテッド Binding affinity prediction system and method
JP2020030638A (en) 2018-08-23 2020-02-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 Material information output method, material information output device, material information output system, and program
CN113312853A (en) 2021-06-28 2021-08-27 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 Density prediction method based on molecular dynamics and ridge regression algorithm
CN113723014A (en) 2021-09-13 2021-11-30 中国科学院计算机网络信息中心 Method and device for searching crystal structure of material
JP2022136536A (en) 2021-03-08 2022-09-21 株式会社豊田中央研究所 CRYSTAL STRUCTURE SEARCHING DEVICE AND CRYSTAL STRUCTURE SEARCHING METHOD

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017520868A (en) 2014-05-05 2017-07-27 アトムワイズ,インコーポレイテッド Binding affinity prediction system and method
JP2020030638A (en) 2018-08-23 2020-02-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 Material information output method, material information output device, material information output system, and program
JP2022136536A (en) 2021-03-08 2022-09-21 株式会社豊田中央研究所 CRYSTAL STRUCTURE SEARCHING DEVICE AND CRYSTAL STRUCTURE SEARCHING METHOD
CN113312853A (en) 2021-06-28 2021-08-27 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 Density prediction method based on molecular dynamics and ridge regression algorithm
CN113723014A (en) 2021-09-13 2021-11-30 中国科学院计算机网络信息中心 Method and device for searching crystal structure of material

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