Naučnici koji se bave nuklearnom neproliferacijom u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridž Ministarstva energetike objavili su Zbornik Ramanovih i infracrvenih eksperimentalnih spektra uranijuma, ili CURIES, javnu bazu podataka i analizu strukturno-spektralnih odnosa za minerale uranijuma. Ovaj prvi skup podataka ove vrste i odgovarajuća analiza popunjavaju ključnu prazninu u postojećem korpusu znanja za mineraloge i naučnike aktinida.
Metode vibracione spektroskopije zasnovane na laseru, kao što su Raman i IR, često koriste naučnici o materijalima koji se ne šire jer su brzi, nominalno nedestruktivni i mogu dati direktan uvid u ono što materijal sadrži. Tamo gde dodeljivanje spektra može biti teško, baza podataka CURIES koristi strukturne informacije, stručnost o predmetu i statističku analizu da bi odredila ključne karakteristike Ramanovih spektra na osnovu njihovog strukturnog porekla.
„Kada sam studirao mineralogiju uranijuma, nije bilo jedinstvenog skladišta za traženje karakteristika uzorka i upoređivanje radi identifikacije“, rekao je Tajler Spano iz ORNL-a, vodeći autor članka CURIES u American Mineralogist.
„Ono što smo uradili je da spojimo podatke iz mnogo različitih izvora, uključujući strukturne informacije i spektroskopiju, da bismo razumeli spektralne karakteristike i sličnosti koje se odnose na hemijska, strukturna i druga svojstva. ORNL tim se nada da će CURIES podržati istraživače koji traže nove odnose između različitih vrsta uranijumskih materijala i podstaći razvoj brze karakterizacije i analize spektra prikupljenih na novim materijalima.
Spano podržava ORNL-ovu misiju nuklearnog neširenja, što joj daje priliku da „vidi čudan materijal koji se nigde ne nalazi u bazi podataka“. Ali pre nego što se Spano pridružio ORNL-u 2020. godine, drugi nuklearni istraživači ORNL-a imali su sličnu ideju o prevazilaženju podudaranja uzoraka za identifikaciju materijala. Ešli Šilds, naučnik za nuklearnu bezbednost ORNL-a, razgovarala je sa kolegama o uključivanju mašinskog učenja kako bi se pronašle suptilne karakteristike i potpisi na materijalima poznatim u oblasti neproliferacije.
CURIES izvlači podatke iz različitih izvora kako bi pomogao korisnicima da brzo identifikuju osnovne strukturne i hemijske osobine uzorka samo na osnovu njegovog spektra. Neki od CURIES-ovih podataka potiču iz objavljenih radova, uključujući akademske časopise i postojeće baze podataka, dok su neki jedinstvena verzija metapodataka koji potiču iz Ramanove spektroskopije i rada na karakterizaciji koji su izveli ORNL istraživači.
„Ramanova spektroskopija je ključna komponenta jer vam može dati vrlo specifične indikatore određenih struktura materijala“, rekla je Dženifer Nidziela, lider u ORNL-u u analizi primenjenih materijala.
„Sada možemo da delimo informacije sadržane u vibracionoj dinamici sistema, strukturi, komponenti i bilo kojoj vrsti metodologija obrade koje su možda primenjene na njega.“ Koristeći integrisanu platformu za analizu Smart Spectral Matching razvijenu u laboratoriji, CURIES korisnici mogu lako da povežu delove informacija za ekstrakciju maksimalne vrednosti iz bilo kog određenog uzorka.
Korisnički interfejs na CURIES-u objašnjava različite načine na koje korisnici stupaju u interakciju sa uzorcima minerala. Marshall McDonnell, istraživač softverskog inženjera u ORNL-u, predvodio je tim koji je kreirao veb platformu za razumevanje koncepata, a ne samo za podudaranje ključnih reči. „Pošto koristimo različite izvore podataka za bazu podataka, bilo je važno naučiti program da uskladi koncepte u računarskim skupovima podataka, akademskim časopisima i drugim izvorima sa potpuno različitim rečnicima.“
Zahvaljujući saradnji sa Univerzitetom Severne Floride, tim je integrisao ontologiju hemijskih podataka kako bi omogućio korisnicima da se objedine brojni tipovi podataka.
CURIES nastavlja da se razvija, sa više informacija o svakom mineralu i boljim algoritmima koji pomažu u pronalaženju veza. Novi uzorci minerala se i dalje dodaju u CURIES zahvaljujući saradniku ORNL-a Travisu Oldsu, pomoćniku kustosa za minerale u Carnegie muzeju prirodne istorije i Spanovom kolegi sa postdiplomskih studija. „Naš tim iz ORNL-a je uspeo da premosti podatke i stručnost talentovanih istraživača kako bi napravio nešto divno za zajednicu“, rekla je Niedziela.
