Reproducible validation and replication studies in nanoscale physics
Reproducible validation and replication studies in nanoscale physics
复制标题
纳米物理中的可重复验证和复制研究
DOI：
10.1098/rsta.2020.0068
复制
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Barba, L. A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Clementi, N. C.;Barba, L. A.
计算研究中的可信度建设活动包括验证和确认、再现性和复制以及不确定性量化。虽然彼此正交，但它们是相关的。本文介绍了验证和复制的研究，在纳米结构的电磁激励，感兴趣的数量是共振峰发生的波长。该研究使用开源软件PyGBe：具有树码加速和GPU功能的边界元求解器。我们重复了Rockstuhlet al的结果。(2005，doi：10/dsxw 9d）与碳化硅（SiC）颗粒的二维边界元法，尽管在我们的方法的差异。Elliset al的第二个复制案例。(2016 DOI：10/F83 ZCB）研究了纵横比对局域表面声子-极化激元纳米结构的高阶模的影响。结果部分重复：一些模式的波数位置匹配，但对于其他模式，它们不同。由于几乎没有关于原始模拟的信息，解释差异是不可能的。与测量SiC纳米柱的偏振反射率的实验的比较提供了验证情况。主导模式和另外两个模式的波数确实匹配，但在其他次要模式中仍然存在差异。本文中的结果是按照严格的再现性实践产生的，我们为所有人共享再现性包，包括输入文件，执行脚本，二级数据，后处理代码和绘图脚本以及图形（保存在Zenodo中）。鉴于所面临的许多挑战，我们建议，可重复的做法，使复制和validation.This文章的一部分，主题问题“计算科学的可靠性和再现性：实现验证，验证和不确定性quantificationin silico”。
Credibility building activities in computational research include verification and validation, reproducibility and replication, and uncertainty quantification. Though orthogonal to each other, they are related. This paper presents validation and replication studies in electromagnetic excitations on nanoscale structures, where the quantity of interest is the wavelength at which resonance peaks occur. The study uses the open-source softwarePyGBe: a boundary element solver with treecode acceleration and GPU capability. We replicate a result by Rockstuhlet al.(2005, doi:10/dsxw9d) with a two-dimensional boundary element method on silicon carbide (SiC) particles, despite differences in our method. The second replication case from Elliset al.(2016, doi:10/f83zcb) looks at aspect ratio effects on high-order modes of localized surface phonon-polariton nanostructures. The results partially replicate: the wavenumber position of some modes match, but for other modes they differ. With virtually no information about the original simulations, explaining the discrepancies is not possible. A comparison with experiments that measured polarized reflectance of SiC nano pillars provides a validation case. The wavenumber of the dominant mode and two more do match, but differences remain in other minor modes. Results in this paper were produced with strict reproducibility practices, and we share reproducibility packages for all, including input files, execution scripts, secondary data, post-processing code and plotting scripts, and the figures (deposited in Zenodo). In view of the many challenges faced, we propose that reproducible practices make replication and validation more feasible.This article is part of the theme issue ‘Reliability and reproducibility in computational science: implementing verification, validation and uncertainty quantificationin silico’.
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PyGBe：用于生物分子静电学的 Python、GPU 和边界元
DOI：
10.21105/joss.00043
发表时间：
2016
期刊：
J. Open Source Softw.
影响因子：
--
作者：
C. D. Cooper;N. Clementi;G. Forsyth;L. Barba
通讯作者：
L. Barba
再现性 PI 宣言
DOI：
10.6084/m9.figshare.104539.v1
发表时间：
2012
期刊：
J. Open Source Softw.
影响因子：
--
作者：
A. BarbaLorena
通讯作者：
A. BarbaLorena
折射法 LSPR 生物传感的品质因数
影响因子：
2.1
作者：
M. A. Otte;B. Sepúlveda
通讯作者：
B. Sepúlveda
PyGBe-LSPR：静电学的 Python 和 GPU 边界积分求解器
DOI：
10.21105/joss.00306
发表时间：
2017
期刊：
J. Open Source Softw.
影响因子：
--
作者：
N. Clementi;G. Forsyth;C. D. Cooper;L. Barba
通讯作者：
L. Barba
影响因子：
2.1
作者：
Barba, Lorena A.
通讯作者：
Barba, Lorena A.