Введение к работе
Актуальности проблемы. Большое количество накопленных экспериментальных дашгых рептгепструктурного анализа делает необходимый разработку математических методов и пакетов программ, нацеленных па пспользоваїше этих данных в практических задачах. Развитие вычислительной тсхшгки позволило создать и активно использовать компьютерные хранилища экспериментальной информации, н, в частности, базы рептгепдифракциотгых данных. Базы порошковых рецтгендпфр&кциошшх данных чаще всего применяются для решения задач идентификации. Для этой цели п последиие десятилетия созданы мпогочислешгые пакеты программ — автома-тпзировашгыс системы идентификации, ориецтпрованиые па поиск компонент исследуемого материала среди известных веществ.
Прн изучения материалов, компоненты которых представляют собой нопые вещества и поэтому не представлены в известных базах данных, существующие системы идентификации неприменимы. 13 исследовании таких материалов может ОЕазать большую помощь информация о структурных аналогах их компонент. Таким образом, возникает необходимость поиска структурных аналогов вещества по его рептгецдифракцпошгаму спектру.
Автоматизированные поисковые системы в базах дифракционных дапных, способные найти структурные аналога исследуемого вещества, называются структурно-чувствительными. За рубежом предпринят ряд попытох создания таких систем (в частности в работах Л.Фривала), что подтверждает актуальность данной проблемы. Такие системы могут быть использованы при решении самых разных задач, в том числа при расшифровке неизвестной структуры по спектру, вдентнфихащш твердых растворов, идентификации веществ, зарегистрированных н нестандартных условиях, и т.п. Отличительной чертой подхода к созданшо структурио-чувствительпой поисковой системы, примененного в настоящей диссертационной работе, является использование фепомепа визуального сходства рептгепдпфракщюнпых спектров у близких но строению веществ.
Цель работы. Целью настоящей диссертационной работы является: I) разработка теоретических остов для определенпя подобпя рептгепдпфракциоппых спектров; 2) построение алгоритмов сравнения спектров, предназначенных для выявления подобия кристаллических
структур; 3) создапде па базе указанных алгоритмов комплекса программ — автоматизированной структурно-чувствительпой поисковой системи, работ, .ощей с банком дпфракцпоппых дапных.
Научная новизна результатов работы состоит в следующем.
-
Реализован алгоритмический подход к поиску структурных аналогов нсследусиого вещества, оіщраюіддйся па нодобяе реятгеп-дифракцпошхых спектров.
-
Разработаны методы п алгоритмы количественной оценки степени сходства спектров.
С. Построены алгоритмы сравнения спектров ца основе теории распознавания образов.
4. Созданы две автоматизированные поисковые сестєіш в базах рвлтгеыдифрак1хпотш:х данных для БС ЭВМ к IBM PC, не имеющие известных аналогов.
Основные научные наложения, выносимые на завдит-у:
теоретическое обоспгтатптс количественной оценки степени визуального сходства реитштддфракгщонных спектров;
алгоритмы сравнения рентгенднфракщкшных снехтров, определя-зощне нх подобие методами тсорнп распознавания образов;
методология п практическая реализация в виде коі,шлехсоа программ структурно-чувствительных поисковых систем в базе рептгеп-дпфраЕщюяных данных.
. Методы исследования. В диссертации использовались эвристические и статистические иетоды теоріїн расшзпавашя образов, методы математического моделирования процессов принятия решений, вычислительный эксперимент. Экспериментальные материалы (базы реЕтгендифракцдопаЫ}; данных, тестируемые спектры, обучающие-выборкя) были предоставлены для данной работы ЙХХМП СО РАН в г.Красдоярске.
Прастг тесіа я ценность. Практический результатом диссертационной работы явилось создание поисковые структурно-чувствительных скетчі длл ЭВМ -ерил ЕС н дерсоаальиог-о компьютера ШМ PC. Указанные системы прошян всестороннее испытание в раик&х совместных работ с ЙХХМП СО РАН б сКрасноярске, о чем говорят соответствующие акты о ириеіДке. Результаты расчетов были представлены с согласия автора в монография М.С.Нахмавсона и В.Г.Феклнчева "Диагностика состава материалов рентгенддфрахцн-
оняымп и спектральными методами" — Л.: Машиностроение. Ле-шшгр. отделение, 1990. — 357 с. Разработанные поисковые системы являются новым инструментом для исследования твердых материалов н могут быть примелешл в работе как научных учреждений, так и производственных предприятий.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на международных и всесоюзных симпозиумах, конференциях п совещаниях. Среди mix:
10 Всесоюзное сопещапис во рентгенографии минерального сырья, Тбилиси, 198G;
9 Всесоюзное совещание по физическим и математическим методам в координатной химии, Новосибирск, 1S8G;
2 Всесоюзная конференция "Латоматшнрошшнме системы обработки изображений", Львов, 1986;
11 Всесоюзное совещание по рентгенографии минерального сырь-л, Свердловск, 108!);
Всесоюзная конференция "Условно корректные задачи математической физики", Алма-Ата, 1989;
1 Всесоюзная конференция "Распознавание образов п анализ изо бражепнй: новые информационные технологии", Минск, 1091;
12 Всесоюзное совещание по рептгелографии минерального сырья, Сочи, 1092;
9 Всесоюзная конференция "Химическая информатика", Черноголовка, 1992;
14 International Congress of Crystallography, Australia, Pert, 1087;
12 European CryKtaliograpliic meeting, Moscow, 1989;-
13 Hungarian diffraction conference, Budapest, 1989;
2 European Powder Diffraction Conference, Enscliede, Netherlands, 1992.
Работа докладывалась на научных семинарах йпетитута физики СО РАН н Вычислительного цептра СО РАН в г.Красиоярске.
Публикации. По теме диссертации опубликовало 18 печатных работ. Список работ приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит кз пведепия, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Работа содержит 150 страшщ машинописного текста, 23 рисунка, 3 таблицы, список литературы из 59 наименований.
- б -
