論文の概要: Neural surrogates for crystal growth dynamics with variable supersaturation: explicit vs. implicit conditioning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.21753v1
• Date: Thu, 23 Apr 2026 15:01:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-24 14:40:06.66918
• Title: Neural surrogates for crystal growth dynamics with variable supersaturation: explicit vs. implicit conditioning
• Title（参考訳）: 可変過飽和を有する結晶成長ダイナミクスのためのニューラルサロゲート--明示的条件と暗黙的条件-
• Authors: Matteo Rigoni, Daniele Lanzoni, Francesco Montalenti, Roberto Bergamaschini,
• Abstract要約: 畳み込みリカレントニューラルネットワークサロゲートモデルを用いて結晶成長シミュレーションを行う。 可変過飽和値の影響を考慮した2つのネットワークアーキテクチャが開発されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Simulations of crystal growth are performed by using Convolutional Recurrent Neural Network surrogate models, trained on a dataset of time sequences computed by numerical integration of Allen-Cahn dynamics including faceting via kinetic anisotropy. Two network architectures are developed to take into account the effects of a variable supersaturation value. The first infers it implicitly by processing an input mini-sequence of a few evolution frames and then returns a consistent continuation of the evolution. The second takes the supersaturation parameter as an explicit input along with a single initial frame and predicts the entire sequence. The two models are systematically tested to establish strengths and weaknesses, comparing the prediction performance for models trained on datasets of different size and, in the first architecture, different lengths of input mini-sequence. The analysis of point-wise and mean absolute errors shows how the explicit parameter conditioning guarantees the best results, reproducing with high-fidelity the ground-truth profiles. Comparable results are achievable by the mini-sequence approach only when using larger training datasets. The trained models show strong conditioning by the supersaturation parameter, consistently reproducing its overall impact on growth rates as well as its local effect on the faceted morphology. Moreover, they are perfectly scalable even on 256 times larger domains and can be successfully extended to more than 10 times longer sequences with limited error accumulation. The analysis highlights the potential and limits of these approaches in view of their general exploitation for crystal growth simulations.
• Abstract（参考訳）: 結晶成長のシミュレーションは畳み込みリカレントニューラルネットワークサロゲートモデルを用いて行われ、速度論的異方性によるフェッティングを含むアレン・カーン力学の数値積分によって計算された時系列のデータセットに基づいて訓練される。 可変過飽和値の影響を考慮した2つのネットワークアーキテクチャが開発されている。 1つ目は、いくつかの進化フレームの入力ミニシーケンスを処理して暗黙的に推論し、その後、進化の連続的な継続を返す。 2つ目は、過飽和パラメータを1つの初期フレームと共に明示的な入力として取り、シーケンス全体を予測する。 2つのモデルは、異なるサイズのデータセットでトレーニングされたモデルの予測性能と、最初のアーキテクチャでは異なる入力ミニシーケンスの長さを比較して、強度と弱点を確立するために体系的にテストされる。 点次および平均絶対誤差の解析は、明示的パラメータ条件付けが最良の結果を保証するかを示し、基底真実プロファイルを高忠実に再現する。 比較可能な結果は、より大きなトレーニングデータセットを使用する場合にのみ、ミニシーケンスアプローチによって達成できる。 トレーニングされたモデルは、過飽和パラメータによる強い条件付けを示し、成長速度に対する全体的な影響と表面形態に対する局所的な影響を連続的に再現する。 さらに、256倍のドメインでも完全にスケーラブルで、エラーの蓄積が制限された10倍以上のシーケンスに拡張できる。 この分析は、結晶成長シミュレーションの一般的な利用の観点から、これらのアプローチの可能性と限界を強調している。

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