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产品介绍
Artificial-intelligence aided Detonation Analysis Software
人工智能辅助爆轰分析软件（ACDS）
ACDS简介
ACDS (Artificial-intelligence aided Detonation Analysis Software)是一款分析含能材料爆轰性能的计算机软件包。软件包为满足含能材料基因组工程、含能化合物信息学的研究与懂球帝app官网工业混合炸药开发设计需求，涵盖单质含能材料（TNT、RDX、HMX）、工业猛炸药、高分子塑性粘结炸药、含铝炸药、乳化炸药、液体炸药等材料体系，为基于材料基因数据、化学平衡分析与懂球帝app官网人工智能机器学习算法结合的含能材料合成、配方设计优化给予高效工具支撑。
ACDS主要框架包含由含能材料基因数据库（Energetic Materials Genome Database, EMGD）、集成机器学习模型（Ensemble Machine Learning Model，EMLM）、化学爆轰分析模块（Chemical Detonation Analysis Model, CDAM）和图形用户界面（ACDS-GUI）组成。ACDS各模块之间顺利获得python驱动实现高度集成融合，为高效产生、分析和处理和含能材料能量性能，进而召开含能分子设计与懂球帝app官网配方高通量计算优化给予专业操作化软件平台。ACDS软件主要特征如下：
（1）含能材料基因数据库
含能材料基因数据库收录了超过1000组含能材料性能数据，涵盖RDX、HMX、CL-20、TNT、DNAN、NTO、FOX-7和TKX-50等常见炸药体系，数据集组成见图1。含能材料数据来源于研究文献、国内外炸药手册和实验测试数据，其中采用行业标准测试方法取得的试验爆轰数据占据比例超过数据库条目的70%。
图 1 ACDS的含能材料基因数据库成分
初始数据集经过含能材料领域炸药研制专家课题组专业人员的人工筛选标注，进而召开数据特征工程分析，最终确定数套含能材料基因组数据，用于ACDS-EMLM模块训练学习使用。
含能材料基因数据库还包含一个反应物数据集，收录了接近600种含能化合物及相关混合物，支持ACDS-GUI组分调用和高通量计算调用。
（2）混合物理信息-数据驱动的集成计算模型
ACDS的集成机器学习模型（EMLM）基于数据驱动机器学习框架，融合了自开发的金属粉反应率物理模型。ACDS-EMLM顺利获得学习含能材料基因数据库信息，结合金属反应率物理模型误差分析反向传播，大幅度提高了含能材料爆速和爆热预测精度，可快速准确预测C-H-N-O-F-Cl-Al含能材料爆轰参数。
ACDS的化学爆轰分析模块（CDAM）是基于Chapman-Jouguet稳态爆轰理论，采用Becker-Kistiakowsky-Wilson（BKW）状态方程描述气体产物，采用Cowan状态方程描述固相产物，顺利获得White提出的最小自由能技术求解爆轰反应化学平衡组分，基于爆轰产物等熵线爆速最小原则确定C-J点，从而计算C-H-O-N系含能材料C-J爆轰参数。
ACDS可以耦合CDAM和EMLM构建混合物理信息-数据驱动的集成计算模型，顺利获得对数据库材料信息学习，优化模型集成参数，从而提升整体预测精度。
（3）简洁风格的图形用户界面
ACDS的图形用户界面（GUI）是实现用户使用功能的专用简洁界面，可驱动数据库查询、爆炸反应物选取、计算模型选择、输入文件创建、计算过程监控和计算结果生成，GUI最为常用的计算模式为组分查询-组分选取-混合物信息生成-计算模型选取-计算结果输出，并支持python脚本语言调用核心计算模型实现高通量能量计算。ACDS-GUI界面风格见图 2。
图 2 ACDS的GUI风格展示
ACDS主要功能
（1）ACDS支持反应物数据查询、组分选取，完成组分选取后可自动计算混合物化学式、密度、生成焓，并生成计算输入文件以供分析。
（2）ACDS支持用户自行导入新型含能化合物，可生成用户自定义反应物数据库。
（3）ACDS可以预测计算混合物的爆轰参数，如密度、爆速、爆热、爆压、爆温、格尼系数，为炸药设计和性能评估给予关键数据支撑。
（4）ACDS支持批量计算，可选定某一组分含量以特定步长变化，顺利获得限定含量范围自动进行计算，计算结果直接显示于GUI，同时给予结果文件方便用户绘制能量曲线和能量三角图。
（5）ACDS支持用户自行选择计算模块，可选模块包括EMLM、CDAM、混合计算模型，不同模块计算结果具有一定差异，模型选择可参考用户手册。
（6）ACDS支持用户二次优化EMLM模型，给予含能材料基因数据库资源，用户可自行添加数据库条目以训练适用于特定材料体系的EMLM模块。
（7）ACDS给予计算模块的API，支持python脚本调用计算模块API实现高通量能量计算，计算数据可绘制为能量曲线或三角图，为混合炸药配方优化给予大量能量数据支撑。
（8）ACDS给予通用配方设计python脚本，可基于特定能量性能目标自适应优化含能化合物组分比例，给出满足目标能量性能的多组比例解，并给予脚本说明方便用户自行改写。
（9）ACDS支持用户自定义程序（UDF）计算，可顺利获得GUI调用UDF计算，并将计算结果显示在GUI中进行后处理，现在UDF仅支持python脚本和Fortran程序。
与懂球帝app官网同行软件计算对比图
ACDS-EMLM与懂球帝app官网其他软件计算对比图
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