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公開番号2025114002
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-04
出願番号2025008983
出願日2025-01-22
発明の名称デジタルツイン較正
出願人エフイーアイエレクトロンオプティクスビーヴィ
代理人弁理士法人ITOH
主分類G06N 20/00 20190101AFI20250728BHJP(計算;計数)
要約【課題】科学機器のための改善されたデジタルツイン較正を容易にする科学機器、方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】科学機器モジュールは、第1のロジック、第2のロジック及び第3のロジックを含む。第1のロジックは、科学機器のデジタルツインにアクセスすることができ、デジタルツインは、科学機器の任意の適切な挙動態様をシミュレート、予測或いは予想することができる数学ベース又は物理学ベースの公式、方程式又はモデルの任意の適切な集合である。第2のロジックは、デジタルツインのパラメトリック状態を科学機器の物理的状態に較正又は同期させ、状態全体ベイズフィルタを活用又は実装することによって、かかる較正又は同期を容易にする。第3のロジックは、デジタルツインが較正されており、科学機器の将来の挙動を正確にシミュレート、予測又は予想する準備ができていることを、科学機器のユーザ又は技術者に電子的に通知する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
科学機器であって、
非一時的コンピュータ可読メモリに記憶されたコンピュータ実行可能コンポーネントを実行するプロセッサを備え、前記コンピュータ実行可能コンポーネントは、
前記科学機器のデジタルツインにアクセスするアクセスコンポーネントと、
状態全体ベイズフィルタの実行を介して、前記デジタルツインのパラメトリック状態を前記科学機器の物理的状態と同期させる較正コンポーネントと、を備える、科学機器。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記状態全体ベイズフィルタは、較正反復のセットを含み、前記較正反復の各々は、前記科学機器によって呈され得、前記デジタルツインによってシミュレート可能である反復共通オブザーバブルに基づく前記パラメトリック状態の全体に対するベイズ更新を含む、請求項１に記載の科学機器。
【請求項３】
前記較正反復のセットのうちの現在の較正反復中に、前記較正コンポーネントは、
前記科学機器の動作中に呈される前記反復共通オブザーバブルの観測値を測定し、
前記デジタルツインの状態空間であって、前記状態空間は、以前の較正反復に基づく再帰的ベイズ更新を介して増分的に制約される、状態空間から、複数のパラメトリック状態インスタンス化をランダムにサンプリングし、
前記デジタルツイン上で前記複数のパラメトリック状態インスタンス化を行うことに基づいて、前記反復共通オブザーバブルの複数のシミュレートされた観測値を計算し、
前記観測値と前記複数のシミュレートされた観測値との間の差に基づいて、前記複数のパラメトリック状態インスタンス化に重みをそれぞれ割り当て、
前記複数のパラメトリック状態インスタンス化のうち、閾値重み値を下回る重みを有するものはいずれも削除し、それによって、複数の残りのパラメトリック状態インスタンス化をもたらし、
前記複数の残りのパラメトリック状態インスタンス化の分散が閾値分散値を下回るかどうかをチェックし、
前記複数の残りのパラメトリック状態インスタンス化の前記分散が前記閾値分散値を下回るという判定に応答して、前記デジタルツインの前記パラメトリック状態及び前記科学機器の前記物理的状態が、前記複数の残りのパラメトリック状態インスタンス化の加重平均において同期されると判定し、
前記複数の残りのパラメトリック状態インスタンス化の前記分散が前記閾値分散値を下回らないという判定に応答して、能動的設定調整を前記科学機器に適用し、
前記能動的設定調整に基づいて前記複数の残りのパラメトリック状態インスタンス化を修正し、それによって、複数の修正された残りのパラメトリック状態インスタンス化であって、前記複数の修正された残りのパラメトリック状態インスタンス化は、後続の較正反復中に再帰的ベイズ更新を介して前記状態空間を増分的に制約するために使用される、複数の修正された残りのパラメトリック状態インスタンス化をもたらす、請求項２に記載の科学機器。
【請求項４】
前記較正コンポーネントは、前記科学機器に関連付けられた受動的時間的発展に基づいて、前記複数の残りのパラメトリック状態インスタンス化を更に修正する、請求項３に記載の科学機器。
【請求項５】
前記科学機器は、荷電粒子顕微鏡である、請求項３に記載の科学機器。
【請求項６】
前記デジタルツインの前記パラメトリック状態は、前記荷電粒子顕微鏡の収差係数ベクトルである、請求項５に記載の科学機器。
【請求項７】
前記反復共通オブザーバブルは、前記荷電粒子顕微鏡によって捕捉されたアモルファスカーボン試料の収束ビーム電子回折パターンに基づく、請求項５に記載の科学機器。
【請求項８】
前記能動的設定調整は、前記荷電粒子顕微鏡のレンズ設定調整、偏向器設定調整、温度設定調整、又はステージアクチュエータ調整である、請求項５に記載の科学機器。
【請求項９】
前記状態全体ベイズフィルタは、粒子フィルタ技術又はカルマンフィルタ技術に基づく、請求項１に記載の科学機器。
【請求項１０】
コンピュータ実装方法であって、
状態全体ベイズフィルタを実行するプロセッサに動作可能に結合されたデバイスによって、デジタルツインのパラメトリック状態を科学機器の物理的状態と同期させることと、
前記デバイスによって、前記同期させることに応答して、前記デジタルツインが前記科学機器の挙動を予測する準備ができていることを示す電子アラートを生成することと、を含む、コンピュータ実装方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
科学機器は、作動可能な部品、センサ、又は消耗品の複雑な構成を含むことができる。デジタルツインは、科学機器の挙動をシミュレート又は予測することができる。かかるシミュレーション又は予測を正確にするために、デジタルツインは、最初に、それらのそれぞれの科学機器を用いて較正又は同期されるべきである。
続きを表示（約 4,500 文字）【発明の概要】
【０００２】
以下は、１つ以上の実施形態の基本的な理解を提供するための概要を提示する。この概要は、主要又は重要な要素を特定すること、又は特定の実施形態の任意の範囲若しくは特許請求の範囲の任意の範囲を線引きすることを意図するものではない。その唯一の目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、簡略化された形態で概念を提示することである。本明細書に記載された１つ以上の実施形態では、科学機器のための改善されたデジタルツイン較正を容易にするデバイス、システム、コンピュータ実装方法、装置、又はコンピュータプログラム製品が説明される。
【０００３】
１つ以上の実施形態によれば、科学機器が提供される。科学機器は、コンピュータ実行可能コンポーネントを記憶することができる非一時的コンピュータ可読メモリを備えることができる。科学機器は、非一時的コンピュータ可読メモリに動作可能に結合することができ、非一時的コンピュータ可読メモリに記憶されたコンピュータ実行可能コンポーネントを実行することができるプロセッサを更に備えることができる。様々な実施形態では、コンピュータ実行可能コンポーネントは、科学機器のデジタルツインにアクセスすることができるアクセスコンポーネントを含むことができる。様々な態様では、コンピュータ実行可能コンポーネントは、状態全体ベイズフィルタの実行を介して、デジタルツインのパラメトリック状態を科学機器の物理的状態と同期させることができる較正コンポーネントを含むことができる。様々な事例では、状態全体ベイズフィルタは、較正反復のセットを含むことができ、較正反復の各々は、科学機器によって呈され得、デジタルツインによってシミュレート可能である反復共通オブザーバブルに基づくパラメトリック状態の全体に対するベイズ更新を含むことができる。
【０００４】
１つ以上の実施形態によれば、コンピュータ実装方法が提供される。様々な実施形態では、コンピュータ実装方法は、状態全体ベイズフィルタを実行するプロセッサに動作可能に結合されたデバイスによって、デジタルツインのパラメトリック状態を科学機器の物理的状態と同期させることを含み得る。様々な態様では、コンピュータ実装方法は、デバイスによって、同期させることに応答して、デジタルツインが科学機器の挙動を予測する準備ができていることを示す電子アラートを生成することを含み得る。様々な事例では、状態全体ベイズフィルタは、較正反復のセットを含むことができ、較正反復の各々は、科学機器によって呈され得、デジタルツインによってシミュレート可能である反復共通オブザーバブルに基づくパラメトリック状態の全体に対するベイズ更新を含むことができる。
【０００５】
１つ以上の実施形態によれば、科学機器のための改善されたデジタルツイン較正を容易にするためのコンピュータプログラム製品が提供される。様々な実施形態では、コンピュータプログラム製品は、プログラム命令が組み込まれた非一時的コンピュータ可読メモリを備えることができる。様々な態様では、プログラム命令は、プロセッサに荷電粒子顕微鏡のデジタルツインにアクセスさせるように、プロセッサによって実行可能であり得る。様々な事例では、プログラム命令は、プロセッサに、デジタルツインのパラメトリック状態を、較正反復であって、較正反復の各々は、荷電粒子顕微鏡によって呈され得、デジタルツインによってシミュレート可能である反復共通オブザーバブルに基づくパラメトリック状態の全体に対するベイズ更新を含む、較正反復のセットの実行を介して、荷電粒子顕微鏡の物理的状態と同期させるように更に実行可能であり得る。様々な場合において、プログラム命令は、プロセッサに、同期後にデジタルツインを行うことによって、荷電粒子顕微鏡が提案された使用シナリオにどのように応答するかを予測させるように更に実行可能であり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
様々な実施形態は、添付の図面と併せた以下の詳細な説明により容易に理解されるであろう。本説明を容易にするために、同様の参照符号は、同様の構造要素を示す。実施形態は、図面において例示的に示されており、限定するものではない。図面は、必ずしも縮尺通りに描かれていない。
本明細書に記載された様々な実施形態による科学機器モジュールの例示的で非限定的なブロック図を示す。
本明細書に記載された様々な実施形態によるコンピュータ実装方法の例示的で非限定的なフロー図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による、改善されたデジタルツイン較正を容易にする例示的で非限定的な科学機器のブロック図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による、制御可能な機器設定のセット、パラメトリック状態、入力変数のセット、及び出力変数のセットを示す例示的で非限定的なブロック図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による、改善されたデジタルツイン較正を容易にする、状態全体ベイズフィルタ及び較正されたパラメトリック状態インスタンス化を含む例示的で非限定的な科学機器のブロック図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による、状態全体ベイズフィルタを示す例示的で非限定的なブロック図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による、状態全体ベイズフィルタの反復を示す例示的で非限定的なブロック図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による、状態全体ベイズフィルタの反復を示す例示的で非限定的なブロック図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による、状態全体ベイズフィルタの反復を示す例示的で非限定的なブロック図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による、状態全体ベイズフィルタの反復を示す例示的で非限定的なブロック図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による、状態全体ベイズフィルタの反復を示す例示的で非限定的なブロック図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による、状態全体ベイズフィルタの反復を示す例示的で非限定的なブロック図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による、改善されたデジタルツイン較正を容易にする例示的で非限定的なコンピュータ実装方法のフロー図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による、改善されたデジタルツイン較正を容易にする例示的で非限定的なコンピュータ実装方法のフロー図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による、改善されたデジタルツイン較正を容易にする例示的で非限定的なコンピュータ実装方法のフロー図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による実験結果の例示的で非限定的な図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による実験結果の例示的で非限定的な図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による実験結果の例示的で非限定的な図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による実験結果の例示的で非限定的な図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による実験結果の例示的で非限定的な図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による実験結果の例示的で非限定的な図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態による実験結果の例示的で非限定的な図を示す。
本明細書に記載された様々な実施形態による、本明細書で開示される方法又は技術の一部又は全部の実施において使用され得るグラフィカルユーザインターフェースの例示的で非限定的なブロック図を示す。
本明細書に記載された様々な実施形態による、本明細書で開示される方法又は技術の一部又は全部を実施することができるコンピューティングデバイスの例示的で非限定的なブロック図を示す。
本明細書に記載された様々な実施形態による、本明細書に開示される方法又は技術の一部又は全部が実施され得る科学機器サポートシステムの例示的で非限定的なブロック図を示す。
本明細書に記載された１つ以上の実施形態を容易にすることができる例示的で非限定的な動作環境のブロック図を示す。
本明細書に記載された様々な実装形態を実行するように動作可能な例示的なネットワーキング環境を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の詳細な説明は、単なる例示であり、実施形態又は実施形態の適用／使用を限定することを意図するものではない。更に、先行する「背景技術」又は「発明の概要」のセクション、あるいは「発明を実施するための形態」のセクションにおいて提示された、いかなる表現又は暗示された情報によっても拘束されることを意図するものではない。
【０００８】
ここで、図面を参照して１つ以上の実施形態を説明するが、図面全体を通して、同様の要素を参照するために同様の参照符号を使用する。下記の記載では、説明の便宜上、１つ以上の実施形態のより詳細な理解を提供するために、多数の具体的な詳細を記載する。しかしながら、様々な場合において、１つ以上の実施形態がこれらの具体的な詳細なしに実施され得ることは明らかである。
【０００９】
様々な動作は、本明細書に開示される主題を理解するために最も役立つように、複数の別個の動作又は動作として順に説明され得る。しかしながら、説明の順序は、これらの動作が必然的に順序に依存することを示唆するものとして解釈されるべきではない。特に、これらの動作は、提示されたものとは異なる順序で実施され得る。説明される動作は、説明される実施形態とは異なる順序で実施することができる。追加の実施形態では、様々な追加の動作を実施することができるか、又は説明された動作を省略することができる。
【００１０】
いくつかの要素は単数形（例えば、「処理デバイス」）で言及され得るが、任意の適切な要素は、その要素の複数のインスタンスによって表され得、逆もまた同様である。例えば、処理デバイスによって実施されるものとして説明される動作のセットは、異なる処理デバイスによって実施される動作のうちの異なるものを用いて実装され得る。本明細書で使用される場合、「～に基づいて（based on）」という句は、特に明記しない限り、「～に少なくとも部分的に基づいて（based
at least in part on）」を意味すると、理解されるべきである。
（【００１１】以降は省略されています）

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