外挿的機械学習手法による未踏触媒材料の設計と創出

使用外推机器学习方法设计和创建未经探索的催化剂材料

• 批准号: 22KJ0081
• 负责人: JING YUAN
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0081/
• 关键词: 固体触媒; 機会学習; 人工知能; 脱硝

触媒をはじめとする材料科学研究は未だ「絨毯爆撃的なスクリーニング」から脱却できていない。年々増え続ける膨大なデータ・知見を咀嚼し、目的に対して適切な仮説を提供できる人材は皆無である。人知に基づく研究は限界を迎えており、データ科学の先進技術を導入して材料科学研究の在り方を刷新することが求められている。本研究で使用する外挿的提案が可能な機械学習モデルは申請者らが独自に着想、開発した全く新しいモデルである。本提案は、化学を専門としながらも情報科学を扱える申請者だからこそ達成できる極めて挑戦的な研究テーマであり、新しい研究方法論を切り拓くものである。本モデルでは、触媒構成元素そのものを学習に使うのではなく、その特徴量(原子半径、電気陰性度、融点等)と構成比の積を予測記述子(Elemental Descriptor)として用いることで、元々のデータセットに含まれている元素に縛られることなく有望な触媒候補元素を提案することが可能である。2022年度、水素を還元剤とするNO選択還元(H2-SCR)反応に対しては、上記の外挿的な機械学習モデルを用いて、新規触媒探索を行っている。具体的には、実験⇔機械学習予測、というサイクルを回すことで、より少ない実験回数で新規触媒を見出す。これまでに、H2-SCRに対して既報有効な触媒を凌ぐ触媒を発見している（未発表）。機械学習によりリストアップした約600兆通りの膨大な触媒組成候補群の中から、300回の実験検討において、既報触媒を上回る触媒を40件以上も見出した。

Material science research has not yet been completed. For example, if you want to know more, you can ask for more information. Human knowledge, basic research, and the introduction of advanced technology into materials science and research This study uses external proposals to make it possible for the applicant to think independently and to develop new ideas. This proposal is aimed at the development of new research methodologies in the field of information science. The characteristic quantity (atomic radius, electronegativity, melting point, etc.) and the product of composition ratio are predicted by the elementary Descriptor. In 2022, the H2-SCR reaction was carried out in response to the mechanical learning process and the new catalyst exploration. The specific mechanism for learning is prediction, feedback, and new catalyst. The H2-SCR reaction has been reported to have a catalyst and a catalyst has been developed (not shown). About 600 megatons of expanded catalysts were found in the candidate group, 300 cycles of test, and more than 40 reported catalysts.