பைத்தானுடன் வேதியியல் பொறியியல்: தரவு பகுப்பாய்வு மற்றும் மாடலிங் ஆட்டோமேஷன்

ஆதாயங்கள்:

• பைதான் குறியீட்டை அச்சிடும் திறன் மற்றும் தரவு சுத்தம், கணக்கு ஆட்டோமேஷன் மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவுடன் மாடலிங் ஆகியவற்றிற்கான குறியீட்டை வரி வரியாக புரிந்துகொண்டு ஏற்றுக்கொள்ளும் திறன்
• சோதிக்கப்படாத குறியீடு ஒரு கருதுகோள் என்று புரிந்து கொள்ளும் திறன், அறியப்பட்ட முடிவுடன் ஒவ்வொரு குறியீட்டையும் சரிபார்த்தல் மற்றும் சோதனை அலகு மற்றும் விளிம்பு வழக்குகள்
• பாதுகாப்பு-முக்கியமான கணக்குக் குறியீடுகளுக்கு சோதனை மற்றும் அங்கீகரிக்கப்பட்ட பொறியாளர் சரிபார்ப்பு இரண்டும் தேவை என்பதை புரிந்து கொள்ளும் திறன்.

நவீன இரசாயனப் பொறியியலின் அமைதியான இயந்திரம் இப்போது பைதான் (பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும், எளிதாகக் கற்றுக்கொள்ளக்கூடிய நிரலாக்க மொழி). சென்சார் தரவை சுத்தம் செய்தல், வெகுஜன சமநிலையை தானியக்கமாக்குதல், ஒரு இயக்க மாதிரியை தரவுகளுடன் பொருத்துதல், நூற்றுக்கணக்கான உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகளை ஒப்பிடுதல், ஒரு வரைபடத்தை உருவாக்குதல் - இவை அனைத்திற்கும் கையால் மணிநேரம் ஆகும், ஆனால் பைத்தானின் சில வரிகளுடன் சில வினாடிகள் ஆகும். இந்த யூனிட்டில், பைதான் குறியீட்டை எழுதுதல், விளக்குதல் மற்றும் பிழைத்திருத்தம் செய்தல் ஆகியவற்றில் AI ஐ எப்படிப் பயன்படுத்துவது என்பதை நீங்கள் கற்றுக் கொள்வீர்கள்; ஆனால் தயாரிக்கப்பட்ட ஒவ்வொரு குறியீட்டையும் சோதனை மற்றும் சரிபார்ப்பு இல்லாமல் ஏன் பயன்படுத்தக்கூடாது என்பதை நாங்கள் கற்றுக்கொள்வோம்.

ஒரு இரசாயன பொறியாளர் பொதுவாக ஒரு தொழில்முறை மென்பொருள் உருவாக்குனர் அல்ல; இங்குதான் AI பெரும் சக்தியைச் சேர்க்கிறது. ஒரு பொறியாளர் "எனக்கு இதைச் செய்யும் ஸ்கிரிப்ட் வேண்டும்" என்று கூறி, AI வரைவை எழுதுகிறார். ஆனால் இந்தக் கொள்கை மாறாமல் உள்ளது: AI எழுதும் குறியீடு சரியாக இல்லை, ஏனெனில் அது சரியாகத் தெரிகிறது; அறியப்பட்ட முடிவுடன் சோதிக்கப்படும் வரை இது ஒரு கருதுகோள். ஒரு அமைதியான தவறு-தவறான அலகு, தவறான குறியீடு, மாற்றப்பட்ட சூத்திரம்-பொறியியல் கணக்கீட்டில் ஆபத்தான முடிவுகளை உருவாக்கலாம்.

வேதியியல் பொறியியலில் AI உடன் பைதான்: படிப்படியாக

1. வேலையை தெளிவாக வரையறுக்கவும். உள்ளீடு என்ன (CSV, வரிசை, சமன்பாடு), வெளியீடு என்ன, எந்த அலகுகளில் இருக்க வேண்டும்? தெளிவற்ற ப்ராம்ட் என்றால் மோசமான குறியீடு.

2. குறியீடு வரைவைக் கோரவும். AI பொருத்தமான நூலகங்களுடன் ஒரு ஓவியத்தை உருவாக்குகிறது (தரவுக்கான பாண்டாக்கள், எண் செயலாக்கத்திற்கான நம்பி, வரைபடங்களுக்கான matplotlib, தேர்வுமுறை/தீர்வுக்கான scipy).

3. நூலகம் மற்றும் அனுமானங்களைப் புரிந்து கொள்ளுங்கள். AI ஒவ்வொரு வரியையும் அனுமானத்தையும் (அலகு, தரவு வடிவம், ஏற்றுக்கொள்ளல்) விளக்க வேண்டும். உங்களுக்கு புரியாத குறியீட்டை இயக்க வேண்டாம்.

4. தெரிந்த முடிவுடன் சோதனை. உங்களுக்கு ஏற்கனவே பதில் தெரிந்த ஒரு எளிய உதாரணத்தில் குறியீட்டை இயக்கவும். ஒரு இருப்புக் குறியீடு கையால் புரிந்துகொள்ளக்கூடிய எடுத்துக்காட்டில் சரியான முடிவைக் கொடுக்க வேண்டும்.

5. அலகு மற்றும் விளிம்பு நிலை கட்டுப்பாடு. பூஜ்யம், எதிர்மறை, மிகப் பெரிய மதிப்புகள், விடுபட்ட தரவு போன்ற விளிம்பு நிலைகளில் குறியீடு என்ன செய்கிறது? இரசாயன பொறியியலில், அலகு தோல்வி என்பது ஒரு உன்னதமான பேரழிவு.

6. இயற்பியல் மூலம் முடிவை சோதிக்கவும். குறியீடு ஒரு எண்ணை உருவாக்கியது - நிறை பாதுகாக்கப்பட்டதா, மதிப்பு யதார்த்தமானதா? குறியீடு செயல்படுவதால், முடிவு சரியானது என்பதை நிரூபிக்க முடியாது.

உதவிக்குறிப்பு: AI இலிருந்து குறியீட்டைக் கோரும்போது, ​​"ஒவ்வொரு மாறியின் யூனிட்டையும் கருத்து வரியில் எழுதவும் மற்றும் உள்ளீட்டு அலகுகளை வெளிப்படையாகக் குறிப்பிடவும்" என்று கூறவும். இரசாயன பொறியியல் பிழைகளில் குறிப்பிடத்தக்க பகுதி யூனிட் குழப்பத்தில் இருந்து எழுகிறது (bar/Pa, kg/g, °C/K); குறியீட்டில் அலகுகளை உட்பொதிப்பதால் இந்த பிழைகள் தெரியும்.

சோதிக்கப்படாத குறியீடு ஒரு கருதுகோள்

AI மென்மையான, வேலை பார்க்கும் குறியீட்டை உருவாக்குகிறது; ஆனால் "வேலைகள்" மற்றும் "சரியானது" இரண்டு வெவ்வேறு விஷயங்கள். குறியீடு பிழைகள் இல்லாமல் செயல்படலாம் மற்றும் தவறான எண்ணை உருவாக்கலாம்: ஒரு சூத்திரத்தில் ஒரு அடையாளம் பிழை, ஒரு வரிசையில் ஒரு ஆஃப்செட் (ஆஃப்-பை-ஒன்), தவறான அலகு மாற்றம். எனவே தங்க விதி: ஒவ்வொரு குறியீடும் ஒரு சோதனை வழக்கில் சோதிக்கப்படுகிறது, அங்கு சரியான பதில் சுயாதீனமாக அறியப்படுகிறது. ஒரு எளிய பகுப்பாய்வு உதாரணம், ஒரு கை கணக்கீடு அல்லது குறிப்பு தரவு குறியீட்டின் நம்பகத்தன்மையை நிரூபிக்கிறது. சோதனையில் தேர்ச்சி பெறாமல் எந்த பொறியியல் முடிவுகளும் குறியீட்டின் அடிப்படையில் இருக்கக்கூடாது.

எச்சரிக்கை: பாதுகாப்பு, பரிமாணம் அல்லது பாதுகாப்பு கணக்கீடு செய்யும் குறியீடு "செயல்படுகிறது" என்பதற்காக நம்பகமானதாக கருத முடியாது. பாதுகாப்பு-முக்கியமான கணக்குக் குறியீடுகள் அறியப்பட்ட முடிவுடன் சோதிக்கப்பட வேண்டும் மற்றும் முடிவுகள் அங்கீகரிக்கப்பட்ட பொறியாளரால் சுயாதீனமாக சரிபார்க்கப்பட வேண்டும்.

மூன்று சிறிய வழக்குகள்

வழக்கு 1 - தரவு சுத்தம் ஆட்டோமேஷன். ஒரு பொறியாளர் ஒவ்வொரு மாதமும் 8 சென்சார்களில் இருந்து 3 மாத டேட்டாவை (சுமார் 1.1 மில்லியன் வரிசைகள்) கைமுறையாக சுத்தம் செய்தார். AI உடன் எழுதப்பட்ட ஒரு பாண்டாஸ் ஸ்கிரிப்ட் இதை நிமிடங்களாகக் குறைத்தது. பொறியாளர் முதலில் ஒரு சிறிய, தெரிந்த மாதிரி கோப்பில் குறியீட்டை சோதித்தார்; ஒரு நெடுவரிசை தவறாகப் பாகுபடுத்தப்பட்டதைக் கண்டறிந்து, அதை சரிசெய்து, பின்னர் முழு தரவுக்கும் பயன்படுத்தப்பட்டது.

வழக்கு 2 - சைலண்ட் வால்யூம் பிழை. YZ ஒரு பிரஷர் ட்ராப் கணக்கீட்டிற்கான குறியீட்டை எழுதினார், ஆனால் பார் மற்றும் ஃபார்முலா பா எனக் கருதி உள்ளீட்டைக் குழப்பியது. குறியீடு பிழைகள் இல்லாமல் செயல்பட்டது, ஆனால் விளைவு 100,000 மடங்கு தவறாக இருந்தது. பொறியாளர் ஒரு கையேடு கட்டுப்பாட்டு கணக்கீட்டின் மூலம் ஆர்டர் வித்தியாசத்தைப் பிடித்தார். யூனிட் கருத்துகளைச் சேர்த்த பிறகு, பிழை தெளிவுபடுத்தப்பட்டு சரி செய்யப்பட்டது.

வழக்கு 3 - சோதனை சேமிக்கப்பட்டது. ஒரு குழு AI இலிருந்து ஒரு வெகுஜன சமநிலை தீர்வுக்கான குறியீட்டைப் பெற்றது. அவர்கள் முதலில் அதை இரண்டு-கூறு, கையால் கரைக்கக்கூடிய மாதிரியில் சோதித்தனர்; குறியீடு ஒரு லூப்பேக்கை தவறாக மூடுகிறது மற்றும் சேர்க்கவில்லை. உண்மையான, சிக்கலான மாதிரியைப் பயன்படுத்துவதற்கு முன்பே பிழை பிடிபட்டது. சோதனை இல்லாமல், பிழை அனைத்து முடிவுகளுக்கும் பரவும்.

நகலெடுக்கக்கூடிய நான்கு வார்ப்புருக்கள்

1) தரவு பகுப்பாய்வு குறியீடு வரைவு:

உங்கள் பங்கு: வேதியியல் பொறியியலுக்கான பைதான் உதவியாளர். பணி: [விளக்கம்]. உள்ளீடு: [CSV/வரிசை, நெடுவரிசைகள், UNITS]. வெளியீடு: [என்ன, எந்த யூனிட்டில்].பாண்டாக்கள்/நம்பி பயன்படுத்தவும். குறியீட்டில்: (1) ஒவ்வொரு மாறியின் அலகையும் விளக்கவும், (2) தொடக்கத்தில் உள்ளீடு அனுமானங்களைக் குறிப்பிடவும், (3) விளிம்பு நிகழ்வுகளைக் கையாளவும் (தரவு காணவில்லை, பூஜ்ஜியம்). தெரிந்த உதாரணத்துடன் குறியீட்டை சோதிப்பேன்; மேஜிக் எண்களைப் பயன்படுத்த வேண்டாம், மாறிலிகளை வெளிப்படையாக வரையறுக்கவும்.

2) குறியீடு விளக்கம் மற்றும் சரிபார்ப்பு:

பின்வரும் பைதான் குறியீட்டை வரிக்கு வரியாக விளக்கவும்: அது என்ன செய்கிறது, என்ன அனுமானங்களை உருவாக்குகிறது, என்ன அலகுகளை எதிர்பார்க்கிறது. சாத்தியமான பிழை புள்ளிகளை முன்னிலைப்படுத்தவும் (அலகு குழப்பம், குறியீட்டு மாற்றம், பூஜ்ஜியத்தால் வகுத்தல், வழிதல்). இந்தக் குறியீட்டைச் சரிபார்க்க நான் பயன்படுத்தக்கூடிய எளிய, தெரிந்த சோதனைக் கேஸைப் பரிந்துரைக்கவும். குறியீடு: [ஒட்டு]

3) தெரிந்த முடிவுடன் ஒரு சோதனையை அமைத்தல்:

இந்தச் செயல்பாட்டைச் சரிபார்க்க ஒரு சோதனைத் தொகுப்பை எழுதவும்: குறைந்தபட்சம் 3 எளிய நிகழ்வுகளுக்கான பதில் பகுப்பாய்வு அல்லது கைமுறையாக அறியப்படுகிறது. ஒவ்வொரு சோதனைக்கும், எதிர்பார்க்கப்படும் முடிவையும் ஏன் அந்த முடிவை எதிர்பார்க்கிறோம் என்பதையும் விவரிக்கவும். சோதனை இல்லாமல் உண்மையான தரவுகளுக்கு குறியீட்டைப் பயன்படுத்த மாட்டேன். செயல்பாடு: [ஒட்டு]

4) பிழைத்திருத்தம்:

இந்தக் குறியீடு பின்வரும் பிழை/தவறான முடிவை அளிக்கிறது: [பிழை செய்தி அல்லது எதிர்பார்க்கப்படும் vsactual வெளியீடு]. சாத்தியமான காரணங்களை நிகழ்தகவு வரிசையில் பட்டியலிட்டு, ஒவ்வொன்றையும் எப்படிச் சோதிப்பது என்று சொல்லுங்கள். "நான் சரி செய்துவிட்டேன்" என்று நேரடியாகச் சொல்லாதீர்கள்; முதலில் மூல காரணத்தை ஒன்றாகச் சரிபார்ப்போம். யூனிட் மற்றும் ஆர்டர் சரிபார்ப்பையும் பரிந்துரைக்கவும். குறியீடு மற்றும் தரவு: [ஒட்டு]

பலவீனமான வரியில் / வலுவான வரியில்

பலவீனமான உடனடி:

அழுத்தம் குறைப்பு கணக்கீடு குறியீட்டை எனக்கு எழுதுங்கள்.

உள்ளீடு வடிவம், அலகு, சமன்பாடு, நிலை தெளிவாக இல்லை. AI அதன் அனுமானங்களை மறைக்கிறது, அலகுகளை குழப்பலாம்.

சக்திவாய்ந்த தூண்டுதல்:

உங்கள் பங்கு: வேதியியல் பொறியியல் பைதான் உதவியாளர். பணி: ஒரு வட்டக் குழாயில் உராய்வு தூண்டப்பட்ட அழுத்தம் வீழ்ச்சி. உள்ளீடு: ஓட்ட விகிதம் [m3/s], விட்டம் [m], நீளம்[m], அடர்த்தி [kg/m3], பாகுத்தன்மை [Pa·s]. வெளியீடு: அழுத்தம் வீழ்ச்சி [பா]. டார்சி-வெயிஸ்பாக் பயன்படுத்தவும்; உராய்வு காரணிக்கான ஓட்ட ஆட்சியை (Re) சரிபார்க்கவும். ஒவ்வொரு அலகு, மாநில அனுமானங்கள் (முழு சுமை, நிலையான ஓட்டம்) கருத்து. லேமினார் எடுத்துக்காட்டில் கைமுறை கணக்கீட்டிற்கு எதிராக குறியீட்டை சோதிப்பேன்.

வேறுபாடு தெளிவாக உள்ளது: உள்ளீட்டு அலகுகள், முறை, வெளியீட்டு அலகு மற்றும் சோதனை நோக்கம் ஆகியவை குறியீட்டை நம்பகமானதாக ஆக்குகின்றன.

பைதான் பயன்பாட்டில் பங்கு விநியோகம்

வணிகம்

AI இன் பங்கு

மனிதனின் முடிவு

எழுத்து குறியீடு

ஒரு வரைவை உருவாக்கவும்

வேலை விவரம், அலகுகள்

நூலகத் தேர்வு

பரிந்துரை

இணக்கத்தை உறுதிப்படுத்துதல்

விளக்கம்

வரி வரி

புரிந்து கொண்டு ஏற்றுக்கொள்ளுங்கள்

சோதனை

சோதனை தொகுப்பு பரிந்துரை

அறியப்பட்ட முடிவுடன் சரிபார்ப்பு

பிழைத்திருத்தம்

கருதுகோள், திசை

மூல காரணத்தை உறுதிப்படுத்துதல்

முடிவுரை

எண் தலைமுறை

இயற்பியலுடன் சோதனை

பொதுவான தவறுகள்

• குறியீட்டை சோதிக்காமல் பயன்படுத்துதல். வேலை குறியீடு சரியான குறியீடு அல்ல; அறியப்பட்ட முடிவுடன் சோதிக்கப்படாவிட்டால் அதை நம்ப முடியாது.
• யூனிட்களை நிர்ணயம் செய்யாமல் விடுதல். யூனிட் குழப்பம் என்பது இரசாயன பொறியியலில் மிகவும் பொதுவான மற்றும் ஆபத்தான தவறு.
• புரியாமல் இயங்குகிறது. AI வரிக்கு வரியாக எழுதப்பட்ட குறியீட்டைப் புரிந்து கொள்ளாமல் முடிவுகளை நம்ப வேண்டாம்.
• விளிம்பு நிலைகளை கடந்து செல்கிறது. பூஜ்ஜியம், எதிர்மறை, விடுபட்ட தரவுகள் அமைதியாக குறியீட்டை தவறான முடிவுக்கு இட்டுச் செல்லும்.
• குறியீட்டின் அடிப்படையில் மட்டுமே பாதுகாப்பு கணக்கீடு. பாதுகாப்பு-முக்கியமான குறியீடுகளுக்கு சோதனை + சுயாதீன அதிகாரப்பூர்வ சரிபார்ப்பு தேவை.

சுருக்கமாக

பைத்தானுடன் ரசாயன பொறியியலில் AI; தரவு சுத்திகரிப்பு, கணக்கியல் ஆட்டோமேஷன், மாடலிங் மற்றும் கிராபிக்ஸ் ஆகியவற்றிற்கான வரைவுகள், விளக்கங்கள் மற்றும் பிழைத்திருத்த வழிகாட்டுதலை வழங்கும் சக்திவாய்ந்த உதவியாளர் இது. ஆனால் AI இன் குறியீடு நம்பகமானது, அது சரியாகத் தோன்றுவதால் அல்ல, ஆனால் அது அறியப்பட்ட முடிவுடன் சோதிக்கப்பட்டதால். அலகுகளை வெளிப்படையாகக் குறிப்பிடுவது, குறியீட்டைப் புரிந்துகொள்வது, விளிம்பு நிலைகளைச் சோதிப்பது மற்றும் இயற்பியல் மூலம் முடிவைச் சரிபார்ப்பது அவசியம்; பாதுகாப்பு-முக்கியமான கணக்கீடுகளுக்கு அங்கீகரிக்கப்பட்ட பொறியாளர் சரிபார்ப்பும் தேவைப்படுகிறது.

விண்ணப்ப பணி

கணக்கீட்டைத் தேர்ந்தெடுக்கவும் (எ.கா. குழாய் அழுத்தம் வீழ்ச்சி அல்லது இரண்டு-கூறு நிறை சமநிலை). "தரவு பகுப்பாய்வு/கணக்கு குறியீடு வரைவு" டெம்ப்ளேட்டுடன் AI இலிருந்து குறியீட்டைப் பெறவும், அலகுகளைத் தெளிவாகக் குறிப்பிடவும். பின்னர் குறியீட்டை கைமுறையாக டிகோட் செய்யக்கூடிய எடுத்துக்காட்டில் "தெரிந்த முடிவுடன் சோதனையை அமைக்கவும்" வடிவத்துடன் சரிபார்க்கவும்; முடிவு பொருந்தவில்லை என்றால், "பிழைத்திருத்தம்" முறை மூலம் மூல காரணத்தைக் கண்டறியவும்.

சரிபார்ப்பு பட்டியல்

• [ ] உள்ளீடு/வெளியீட்டு அலகுகள் மற்றும் முறையை நான் தெளிவாகக் கூறியுள்ளேன்.
• [ ] நான் கோட் வரியைப் புரிந்துகொண்டு அதன் அனுமானங்களைப் பார்த்தேன்.
• [ ] நான் அறியப்பட்ட/கைமுறையாக புரிந்துகொள்ளக்கூடிய உதாரணத்தில் குறியீட்டை சோதித்தேன்.
• [ ] நான் எட்ஜ் கேஸ்களை (பூஜ்ஜியம், எதிர்மறை, விடுபட்ட தரவு) சோதித்தேன்.
• [ ] நான் இயற்பியல் மூலம் முடிவைச் சரிபார்த்தேன் (நிறைவின் பாதுகாப்பு, ஒழுங்கு); அதிகாரியால் உறுதி செய்யப்பட்ட பாதுகாப்புக் கணக்கையும் நான் பெற்றுள்ளேன்.