Določanje elastičnih konstant nematskega tekočega kristala z uporabo nevronskih mrežZaplotnik, Jaka (Avtor) Ravnik, Miha (Mentor) strojno učenjenematski tekoči kristalnevronska mrežaelastične konstanteFrank-Oseenova prosta energijanumerična simulacijaoptikaTri elastične konstante, ki pripadajo trem osnovnim deformacijam orientacijske ureditve molekul nematskega tekočega kristala (pahljačasti, zvojni in upogibni), določajo ravnovesno ureditev in relaksacijsko dinamiko iz neravnovesnega stanja. V magistrskem delu razvijemo novo metodo določanja elastičnih konstant nematskih tekočih kristalov na osnovi kombinacije mezoskopskega numeričnega modeliranja in strojnega učenja nevronskih mrež. Elastične konstante določimo tako, da približno 10⁵-krat z minimizacijo Frank-Oseenove elastične proste energije simuliramo relaksacijo tekočega kristala z naključnimi elastičnimi konstantami iz poljubne začetne konfiguracije direktorja v ravnovesno stanje. Hkrati z uporabo Jonesovega matričnega formalizma izračunavamo intenziteto skozi vzorec prepuščene monokromatske svetlobe. Tako dobljene časovne odvisnosti intenzitete in pripadajoče elastične konstante uporabimo kot učno množico za učenje nevronske mreže, s katero aproksimiramo netrivialno funkcijo, ki iz časovne odvisnosti intenzitete svetlobe napoveduje elastične konstante. V magistrskem delu pokažemo, katere od konstant lahko določimo v značilnih tipih tekočekristalnih celic. Predstavimo še, kako nevronsko mrežo, naučeno s podatki, ki so pridobljeni z numeričnimi simulacijami, lahko uporabimo tudi za napovedovanje elastičnih konstant iz eksperimentalno izmerjenih podatkov. Naše delo prispeva k razvoju uporabe metod strojnega učenja v fiziki mehkih snovi kot novemu močnemu metodološkemu pristopu, posebej v povezavi med modeliranjem in eksperimenti.20212022-01-11 10:40:59Magistrsko delo/naloga134367sl