የኬሚካል መረጃ ትንተና እና ፓይዘን፡ ፓንዳስ፣ ስቶይቺዮሜትሪ እና ካሊብሬሽን — በኬሚስትሪ ውስጥ አርቲፊሻል ኢንተለጀንስ (መሰረታዊ ሳይንስ)

ትርፍ፡

የቋንቋውን ሞዴል በቃላት ከመገመት ይልቅ አሃዛዊ ውጤቶችን በተተገበረው Python ኮድ ላይ የመመስረት ችሎታ
የ stoichiometry ፣ የካሊብሬሽን እና የውሂብ ማጽጃ ኮድን ወደ አርቴፊሻል ኢንተለጀንስ የመፃፍ እና ከሚታወቁ መልሶች ጋር በናሙና የመሞከር ችሎታ።
ሁልጊዜ ክፍሎችን በመጥቀስ እና ትዕዛዞቻቸውን በማጣራት የውሂብ ትንተና ስህተቶችን የመከላከል ችሎታ

ኬሚስትሪ በቁጥሮች የተሞላ ነው፡ መመዘኛዎች፣ ጥራዞች፣ የመምጠጥ እሴቶች፣ ምርቶች፣ ትኩረትዎች። ይህን ውሂብ በእጅ ማካሄድ ቀርፋፋ እና ለስህተት የተጋለጠ ነው። AI እዚህ ሁለት ዋና አገልግሎቶችን ይሰጣል፡ (1) መረጃውን የሚያስኬድ የፓይዘን ኮድ ይጽፋል፣ (2) ያንን ኮድ ያስኬዳል (ኮዱን ሊያስኬድ በሚችል አካባቢ) እና ወሳኙን ውጤት ይሰጣል። ወሳኙ መርሆ ይህ ነው፡ ስሌቱን ለተፈፀመው ኮድ ውጤት ይተው እንጂ ለቋንቋው ሞዴል “የቃል ትንበያ” አይደለም። የቋንቋ ሞዴል "142 × 0.05 ምንድን ነው?" አንዳንድ ጊዜ ጥያቄውን በተሳሳተ መንገድ ሊመልስ ይችላል; ነገር ግን እሱ የሚጽፈው የፓይዘን መስመር ሁልጊዜ በትክክል ያሰላል. በዚህ ክፍል ውስጥ፣ በዚህ ፍልስፍና ከ AI ጋር የኬሚካል መረጃ ትንተና እንማራለን።

ኮድ ከቃል ከመገመት ለምን ይሻላል?

የቋንቋ ሞዴል "የሚቻለውን ውጤት በመተንበይ" ሂሳብ ይሠራል; ስለዚህ በትልቅ ቁጥሮች ወይም ባለብዙ-ደረጃ ስሌት ስህተት ሊሆን ይችላል. በፓይዘን ውስጥ 142 * 0.05 የሚለው አገላለጽ የሚወስን ቢሆንም ሁልጊዜ 7.1 ይመለሳል። ስለዚህ ስትራቴጂ: AI ስሌቱን አያድርጉ, የስሌቱን ኮድ ያትሙ እና ኮዱን ያሂዱ. ስለዚህ የ AI ፈጠራን (ኮዱን በመገንባት) ይጠቀማሉ እና የማይታመን ጎን (የራስ ስሌት) ያሰናክሉ።

ጠቃሚ ምክር፡ ከ AI አሃዛዊ ውጤት ሲያገኙ "ይህንን በፓይዘን መስመር ተወከል" ይበሉ። ኮዱ ራሱ ሁለቱንም መለያውን ያረጋግጣል እና እንዲያሄዱት እና እንዲያረጋግጡ ያስችልዎታል። ኮድ ካላዩ ቁጥሩን አትመኑ።

በኬሚስትሪ ውስጥ የተለመዱ የውሂብ ትንተና ተግባራት

ስቶይቺዮሜትሪ፡ ሞል፣ ጅምላ፣ መገደብ ሬጀንት፣ ቲዎሬቲካል ምርት፣ በመቶ የምርት ስሌት።
ማጎሪያ፡ ሞላሪቲ፣ ዳይሉሽን (M1V1 = M2V2)፣ ppm ልወጣዎች።
መለካት፡ የቢራ-ላምበርት ህግን (መምጠጥ ∝ ትኩረትን) በመጠቀም የካሊብሬሽን መስመርን መሳል እና ያልታወቀን በማስላት።
የውሂብ ማጽዳት፡ የመለኪያ ሠንጠረዦችን ከፓንዳዎች ጋር በማንበብ፣ የውጭ ጠቋሚዎች፣ አማካኝ/መደበኛ መዛባት።
የእይታ እይታ፡ የመሳል የካሊብሬሽን ከርቭ፣ የኪነቲክስ ግራፍ፣ የቲትሬሽን ከርቭ።

ደረጃ በደረጃ፡ ከ AI ጋር ደህንነቱ የተጠበቀ የውሂብ ትንተና

ውሂብን ይግለጹ፡ ዓምዶችን፣ አሃዶችን፣ የናሙና ረድፎችን በግልፅ ይስጡ። አሃድ ከሌለ AI ግምቶችን ያደርጋል።
ውጤት ሳይሆን ኮድ ጠይቅ፡ "ይህን የሚያሰላውን ፓንዳስ/NumPy ኮድ ጻፍ" ይበሉ።
ኮዱን ያስኪዱ፡ እራስዎ ወይም ኮድ ማስኬድ በሚችል አካባቢ ያሂዱ።
በቀላል ጉዳይ ይሞክሩ፡ መልሱን በሚያውቁበት ትንሽ ምሳሌ ኮዱን ይሞክሩት።
የአሃድ እና የትዕዛዝ ቼክ፡ የውጤቱ አሃድ እና መጠን በአካል ምክንያታዊ ናቸው?
ሰነድ፡ ኮዱን እና ውጤቱን ወደ የሙከራ ማስታወሻ ደብተር (ክፍል 8) ያክሉ።

አራት ሊገለበጡ የሚችሉ አብነቶች

1) ስቶይቺዮሜትሪ እና መቶኛ ምርት;

ምላሽ: ሳሊሲሊክ አሲድ (MA 138.12) + አሴቲክ አንዳይድ -> አስፕሪን (MA 180.16). በጭንቅላቱ ውስጥ አለመቁጠር; ሊተገበር የሚችል ኮድ ብቻ ይስጡ።

2) የቢራ-ላምበርት መለኪያ;

የመለኪያ መረጃ (ማጎሪያ mol / L -> absorbance): 0.00-> 0.02, 0.02-> 0.21, 0.04-> 0.40, 0.06-> 0.62, 0.08-> 0.79. ያልታወቀ ናሙና መምጠጥ: 0.50. ተግባር፡ መስመራዊ ልኬትን በnumpy.polyfit፣ slope/intercept እና R^2 አስላ፣ ያልታወቀ ትኩረትን ያግኙ። ከ matplotlib ጋር መረጃውን + የሚመጥን መስመር ይስሩ።

3) የመለኪያ ገበታ ከፓንዳዎች ጋር;

እኔ CSV አለኝ: አምዶች = ናሙና, weight_g, volume_mL, absorbance. ተግባር፡ በፓንዳዎች ያንብቡ፣ ለእያንዳንዱ ናሙና ትኩረትን (g/L) ያሰሉ፣ ረድፎችን በመምጠጥ <0 ልክ እንዳልሆነ ምልክት ያድርጉበት፣ የቡድኖቹ አማካኝ እና std ልዩነትን ለማተም ኮድ ይስጡ። ክፍሎቹን በአስተያየት መስመር ይግለጹ።

4) የመለያ ማረጋገጫ;

ከ 0.5 ሜ ስቶክ መፍትሄ 100 ሚሊ ሊትር 0.05 ሜ መፍትሄ ማዘጋጀት እፈልጋለሁ. ተግባር፡ የሚፈለገውን የአክሲዮን መጠን በM1V1=M2V2 የሚያሰላውን የፓይዘን መስመር ይፃፉ። ውጤቱን በ mL ያትሙ እና ለሎጂክ ቼክ ባለ 10 እጥፍ ማሟያ እንደሚጠበቅ እንደ አስተያየት ያረጋግጡ።

ደካማ ጥያቄ / ጠንካራ ጥያቄ

ደካማ፡

ከ 2 ግራም ሳሊሲሊክ አሲድ ምን ያህል አስፕሪን ይመጣል?

AI ከጭንቅላቱ ላይ ቁጥር ይሰጣል; ሞለኪውላዊ ክብደቶችን በስህተት የሚያስታውስ ከሆነ ውጤቱ የተዛባ ይሆናል እና እንዴት እንደተሰላ አይታይም.

ጠንካራ፡

ሳሊሲሊክ አሲድ MA=138.12፣ አስፕሪን MA=180.16፣ mass=2.00 g፣ ምርት 100% እንውሰድ። በእያንዳንዱ እርምጃ አስተያየት ይስጡ (mole -> mol -> ብዛት)፣ ውጤቱን በ g.

ልዩነት፡ ሞለኪውላዊ ክብደቶች ተሰጥተዋል፣ ኮድ ተጠየቀ፣ እርምጃዎች አስተያየት ተሰጥተዋል፣ አሃድ ተለይቷል። ውጤቱም ትክክለኛ እና ኦዲት ነው.

የቃል ትንበያ ወዘተ የተፈፀመ ኮድ

መጠን

የቋንቋ ሞዴል የቃል ትንበያ

Python ሩጫ

የሂሳብ ትክክለኛነት

ተለዋዋጭ, ስህተት ሊከሰት ይችላል

ቆራጥ ፣ እርግጠኛ

ኦዲትነት

የፅንስ መጨንገፍ (እንዴት እንደ ወጣ ግልጽ አይደለም)

ከፍተኛ (የሚታየው ኮድ)

ተደጋጋሚነት

ዝቅተኛ

ከፍተኛ

ክፍል መከታተል

ደካማ

በኮድ ውስጥ ክፍት ሆኖ ሊቆይ ይችላል።

ትክክለኛ አጠቃቀም

ሀሳብ, የግንባታ መዋቅር

የመጨረሻ የቁጥር ውጤት

አነስተኛ ጉዳዮች

ጉዳይ 1 - የቃል የሂሳብ ስህተት። አንድ ተማሪ AI "0.0145 mol × 180.16 g/mol?" ብሎ ጠየቀ; “2.72 ግ” ሲል AI ተናግሯል። በእውነቱ 2.61 ግ ነው። ተማሪው "ይህን በፓይዘን አሳይ" ሲል YZ 0.0145 * 180.16 ጽፏል እና 2,612 ሆኖ ወጣ; የመጀመሪያው የቃል ምላሽ ትክክል አልነበረም። ትምህርት፡ በጣም ቀላል ለማባዛት እንኳን ኮድን እመርጣለሁ።

ጉዳይ 2 — R² በካሊብሬሽን። አንድ ተጠቃሚ የቢራ-ላምበርት ማስተካከያ ተደረገ; R² = 0.981 ሆኖ ተገኝቷል። AI “መስመራዊ፣ አስተማማኝ” ብሏል ነገር ግን ከፍተኛ ትኩረት ላይ ያለው ነጥብ ከመስመሩ (ሙሌት) በታች ነበር። ተጠቃሚው ግራፉን ሲያይ ከፍተኛውን ነጥብ ከመስመር ክልል ውጭ አንቀሳቅሷል፣ R² ወደ 0.999 አድጓል። ትምህርት፡ R² ብቻውን በቂ አይደለም፤ ቀሪዎችን/ሴራዎችን ተመልከት።

ጉዳይ 3 - ክፍል ግራ መጋባት. በአንድ ትንታኔ ውስጥ ትኩረቱ mg / L ወይም g / L እንደሆነ ግልጽ አልነበረም; AI g/L ገምቷል እና ውጤቶቹ 1000 ጊዜ ስህተት ነበሩ። ተጠቃሚው የአምድ ክፍሉን በግልፅ ሲገልጽ ተስተካክሏል። ትምህርት፡ AI ውድ እንደሆነ በማሰብ ሁልጊዜ ክፍሉን ያሳጥሩ።

የተለመዱ ስህተቶች

በቃላት ቁጥር ላይ መተማመን. ሁልጊዜ የአይምሮ ሒሳብ ከማድረግ ይልቅ ኮድ ይጠይቁ እና ያሂዱ።
ክፍሉን አለመግለጽ። mg/L ከ g/L፣ mL ከኤል ጋር መቀላቀል 1000 እጥፍ ስህተትን ያስከትላል።
ኮዱን አለመሞከር። መልሱ በሚታወቅበት ትንሽ ምሳሌ ሳይፈተሽ ወደ ትልቅ ዳታ ማመልከት።
R²ን እንደ ብቸኛ መስፈርት በመመልከት። በሥዕላዊ መግለጫዎች ሳታዩ ቀጥተኛ ያልሆኑ ነጥቦችን ማመን።
ሞካሪውን ሪጀንት ይዝለሉ። በ stoichiometry ውስጥ ያለውን ገደብ reagen ሳይወሰን የንድፈ ምርት በማስላት.
ጉልህ የሆነ ደረጃ መፍሰስ። መለኪያው 3 ጉልህ አሃዞች ሲሆን ውጤቱን ወደ 8 አሃዞች ሪፖርት ማድረግ.

ጥንቃቄ፡ AI የሚጽፈው ኮድ እንኳን የተሳሳተ ሊሆን ይችላል (የተሳሳተ የአምድ ስም፣ የተሳሳተ ቀመር)። ኮዱን ማስኬድ ውጤቱን እንዲወስን ያደርገዋል, ነገር ግን ኮዱ ትክክለኛውን ነገር እንደሚያሰላ በሚታወቅ ምሳሌ ማረጋገጥ አለብዎት.

በማጠቃለያው

የቁጥር ውጤቶቹን ለተተገበረው የፓይዘን ኮድ ይተው እንጂ የቋንቋውን ሞዴል የቃል ግምት አይደለም።
AI በፍጥነት በኬሚካላዊ መረጃ ትንተና ውስጥ ለ stoichiometry, calibration, data ጽዳት እና ምስላዊ ኮድ ይጽፋል.
ሁልጊዜ ክፍሎችን ያስቀምጡ; የክፍል ግራ መጋባት በጣም ውድ ስህተት ነው።
በካሊብሬሽኑ ውስጥ ከ R² በተጨማሪ ቀሪዎቹን እና ግራፉን ይመርምሩ።
ከሚታወቅ መልስ ጋር ኮዱን በቀላል ምሳሌ ይሞክሩት; የሰው ልጅ የኮዱን ትክክለኛነት ያረጋግጣል።

የመተግበሪያ ተግባር

የካሊብሬሽን ወይም የስቶይቺዮሜትሪ መረጃ ስብስብ ይኑርዎት (ካልሆነ ከላይ ያለውን የቢር-ላምበርት መረጃ ይጠቀሙ)። ትንታኔውን የሚያደርገውን የፓይዘን ኮድ AI ን ይጠይቁ (ኮዱ እንጂ ውጤቱ አይደለም)። ኮዱን ያሂዱ; ከዚያ በትንሽ የታወቁ መልሶች ናሙና ይሞክሩት። ለተመሳሳይ ስሌት AI ን በቃል ይጠይቁ እና ሁለቱን ውጤቶች ያወዳድሩ-ልዩነት አለ? የ R² ሴራ እና ቀሪውን በካሊብሬሽን ይተርጉሙ። ኮዱን፣ ውፅዓትን እና አጭር አስተያየትን በሰነድ ውስጥ ያስቀምጡ።

የማረጋገጫ ዝርዝር

[ ] የቁጥር ውጤቶችን የማገኘው ከኮዱ ነው እንጂ ከቃል ግምት አይደለም።
[ ] የእያንዳንዱን የውሂብ አምድ ክፍል በግልፅ እጠቁማለሁ።
[ ] መልሱ በሚታወቅ ትንሽ ናሙና ኮዱን እሞክራለሁ።
[ ] በካሊብሬሽን ከ R² ቀጥሎ የቀረው/የግራፍ ትንተና አከናውናለሁ።
[] በ stoichiometry ውስጥ የሚገድበው reagent እወስናለሁ።
[ ] ውጤቱን በተገቢው ጉልህ አሃዝ ሪፖርት አደርጋለሁ።