BIGDATA: F: IA: Robust Convolutional Modeling for Massive-Scale Electron Microscopy Data

BIGDATA:F:IA:大规模电子显微镜数据的鲁棒卷积建模

基本信息

  • 批准号:
    1546411
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 88.97万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-10-01 至 2018-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Microscopy is a pillar of modern science, which enables us to understand, inspect and improve on nature. While the technology of modern microscopes has progressed by leaps and bounds in the past decades, the methods used by microscopists to analyze data remain primitive. Common to new and emerging modalities of microscopy is the generation of massive, multi-dimensional data sets. This project develops fundamental analysis tools to extract basic motifs from these datasets; in particular, from data produced by scanning tunneling microscopes. These analysis tools will transform microscopy imaging by improving the quality and statistical significance of atomic-scale observations of materials. Key analysis goals that will be addressed include guarantees that algorithms produce models which accurately reflect the physics of the material of interest, and that algorithms perform reliably on practical data which may contain noise and errors. Key experimental goals include the generation of large scale data sets from multiple microscopy modalities which will be used to test and extend the analysis tools.The project leverages recent advances in high-dimensional nonconvex optimization to address fundamental challenges in convolutional data modeling, the problem of modeling data as superpositions of translated motifs. Because the goal is to produce accurate information about novel materials whose properties are not yet understood, the investigators seek algorithms which exhibit (i) guaranteed performance,(ii) robustness to gross errors and (iii) scalability to massive, high-dimensional datasets. Building on recent progress in dictionary learning, the investigators study the properties of efficient methods for recovering models with one or more motifs. They seek highly scalable algorithms for these problems, using Riemannian optimization and active set methods. They study variants which are robust to commonly occurring gross errors, including pixel and scanline corruption, and contrast variations. The algorithms are applied to study materials for which previous analysis methodologies fail, including materials with multiple types of defects, quasiparticle interference, and high temperature superconductors. For each of these materials, high resolution scanning tunneling microscopy and spectroscopic imaging will be performed to produce large-scale, multidimensional data sets. Data sets on well-studied materials will be used to test and verify analysis algorithms, and the application of these algorithms to data sets on novel materials will be used to transform our understanding of the electronic structure of complex materials. Data sets on other microscopy modalities will also be obtained to generalize analysis tools to multiple scales in space, time and energy.
显微镜是现代科学的支柱,它使我们能够理解、检查和改进自然。尽管现代显微镜技术在过去几十年中取得了突飞猛进的发展,但显微镜学家用来分析数据的方法仍然很原始。新兴显微镜模式的共同点是生成大量多维数据集。该项目开发了基本分析工具,以从这些数据集中提取基本主题;特别是来自扫描隧道显微镜产生的数据。这些分析工具将通过提高材料原子尺度观察的质量和统计显着性来改变显微成像。 将要解决的关键分析目标包括保证算法生成的模型能够准确反映感兴趣材料的物理性质,以及算法对可能包含噪声和错误的实际数据可靠地执行。主要实验目标包括从多种显微镜模式生成大规模数据集,这些数据集将用于测试和扩展分析工具。该项目利用高维非凸优化的最新进展来解决卷积数据建模中的基本挑战,即将数据建模为翻译主题的叠加。由于我们的目标是生成有关其特性尚未了解的新型材料的准确信息,因此研究人员寻求能够表现出(i)有保证的性能,(ii)对严重错误的鲁棒性以及(iii)对大规模高维数据集的可扩展性的算法。基于字典学习的最新进展,研究人员研究了恢复具有一个或多个主题的模型的有效方法的特性。他们使用黎曼优化和活动集方法寻找高度可扩展的算法来解决这些问题。他们研究了对常见的严重错误(包括像素和扫描线损坏以及对比度变化)具有鲁棒性的变体。这些算法适用于研究以前分析方法失败的材料,包括具有多种类型缺陷、准粒子干涉和高温超导体的材料。对于每种材料,都将进行高分辨率扫描隧道显微镜和光谱成像,以产生大规模、多维数据集。经过深入研究的材料数据集将用于测试和验证分析算法,并将这些算法应用于新型材料的数据集将用于转变我们对复杂材料电子结构的理解。还将获得其他显微镜模式的数据集,以将分析工具推广到空间、时间和能量的多个尺度。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Geometry and Symmetry in Short-and-Sparse Deconvolution
短稀疏反卷积中的几何和对称性
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

John Wright其他文献

Consultation Psychosociale Aupres De Couples Infertiles: Recherches et Interventions
不孕症夫妇心理社会咨询:研究和干预
  • DOI:
    10.1037/h0084710
  • 发表时间:
    1994
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    John Wright;Stéphane Sabourin
  • 通讯作者:
    Stéphane Sabourin
The association between body mass index, primary healthcare use and morbidity in early childhood: findings from the Born In Bradford cohort study.
体重指数、初级保健使用与幼儿期发病率之间的关联:出生于布拉德福德队列研究的结果。
  • DOI:
    10.1016/j.puhe.2018.10.019
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Brian Kelly;Jane West;Tiffany Yang;D. Mason;T. Hasan;John Wright
  • 通讯作者:
    John Wright
Patient safety in patients who occupy beds on clinically inappropriate wards: a qualitative interview study with NHS staff
在临床上不合适的病房占用床位的患者的患者安全:对 NHS 工作人员的定性访谈研究
  • DOI:
    10.1136/bmjqs-2011-000280
  • 发表时间:
    2011-11-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    L. Goulding;J. Adamson;I. Watt;John Wright
  • 通讯作者:
    John Wright
Consistency and complexity of response sequences as a function of schedules of noncontingent reward.
响应序列的一致性和复杂性作为非偶然奖励计划的函数。
Multi-surface composite vs stainless steel crown restorations after mineral trioxide aggregate pulpotomy: a randomized controlled trial.
三氧化物骨料活髓切断术后多表面复合材料与不锈钢牙冠修复体的比较:一项随机对照试验。
  • DOI:
    10.15585/mmwr.mm6513a5
  • 发表时间:
    2012-11-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Candice Hutcheson;N. S. Seale;A. McWhorter;C. Kerins;John Wright
  • 通讯作者:
    John Wright

John Wright的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('John Wright', 18)}}的其他基金

Career: The Complexity pf Quantum Tasks
职业:量子任务的复杂性
  • 批准号:
    2339711
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Chemical Applications of Floquet State Spectroscopy
Floquet态光谱的化学应用
  • 批准号:
    2203290
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
ActEarly: a City Collaboratory approach to early promotion of good health and wellbeing
ActEarly:早期促进良好健康和福祉的城市合作方法
  • 批准号:
    MR/S037527/1
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
    Research Grant
ActEarly: a City Collaboratory approach to early promotion of good health and wellbeing
ActEarly:早期促进良好健康和福祉的城市合作方法
  • 批准号:
    MC_PC_18002
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
    Intramural
Coherent Multidimensional Spectroscopy of the Oxygen Evolving Complex in Photosystem II
光系统 II 中放氧复合物的相干多维光谱
  • 批准号:
    1709060
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
TRIPODS: From Foundations to Practice of Data Science and Back
TRIPODS:从数据科学的基础到实践再回来
  • 批准号:
    1740833
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
AITF: Learning and Adapting Sparse Recovery Algorithms for RF Spectrum Sensing
AITF:学习和适应射频频谱传感的稀疏恢复算法
  • 批准号:
    1733857
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CIF: Small: Structured Signal Modeling via Nonconvex Optimization
CIF:小:通过非凸优化进行结构化信号建模
  • 批准号:
    1527809
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Coherent Multidimensional Spectroscopy of the Oxygen Evolving Complex in Photosystem II
光系统 II 中放氧复合物的相干多维光谱
  • 批准号:
    1410510
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Quantum State Resolved Spectroscopy of Excitonic and Multi-Excitonic Dynamics in Quantum Confined Nanostructures and Heterojunctions
量子约束纳米结构和异质结中激子和多激子动力学的量子态分辨光谱
  • 批准号:
    1206451
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

甘蓝型油菜BnaA01.IA调控花序结构的分子机制解析
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Ia型超新星抛射物元素丰度与时域观测特征相关性研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
年轻Ia型超新星遗迹在湍动背景场中的数值模拟研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大豆GmCPSF73-Ia调控侧根发育的分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
核因子IA通过调节破骨细胞分化影响骨稳态和骨量的作用及其机制研究
  • 批准号:
    82072389
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

I-Corps: Non-Invasive Software Tool for Risk Assessment of Intracranial Aneurysms (IA)
I-Corps:用于颅内动脉瘤 (IA) 风险评估的非侵入性软件工具
  • 批准号:
    2402381
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
    Standard Grant
The Realizability of the Double-Detonation Mechanism for Type Ia Supernovae
Ia型超新星双爆机制的可实现性
  • 批准号:
    2307442
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Addressing Weight Bias Internalization to Improve Adolescent Weight Management Outcomes
解决体重偏差内在化问题,改善青少年体重管理成果
  • 批准号:
    10642307
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
Soluble epoxide hydrolase and epoxide fatty acid involvement in corneal injury after ammonia exposure: Mechanisms of injury and potential therapeutics using sEH inhibitors and biostable EpFA mimics.
可溶性环氧化物水解酶和环氧化物脂肪酸参与氨暴露后角膜损伤:损伤机制和使用 sEH 抑制剂和生物稳定 EpFA 模拟物的潜在治疗方法。
  • 批准号:
    10708436
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
IgE Suppressing Berberine Nanomedicine for Treatment of Food Allergies
抑制 IgE 的小檗碱纳米药物治疗食物过敏
  • 批准号:
    10698900
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 88.97万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了