261009 干将GanJiang科研社区不断完善：持续学习XRD科学智能体应用进展

传统 XRD 分析的难点，常常在测量之后。研究者需要在检索、物相判断与精修工具之间衔接数据，反复筛选候选结构、调整参数和检查残差。遇到峰重叠、多相共存或谱段缺失时，仅凭局部峰形很难作出可靠判断，分析过程高度依赖专业经验，这一直是让实验科学从业者头疼的问题。

而一次分析积累的经验，往往难以直接复用。参数为什么这样调整、失败后该如何排查，常留在个人操作习惯和零散记录中。换一个样品或操作人员，这些判断就可能需要重新摸索；实验数据越多，人工逐份处理和统一核验结果的负担也越重。

一次精修中找到的有效做法，能不能直接帮助下一次分析？围绕这个问题，我们开发了干将（Gan Jiang）：面向粉末 X 射线衍射（PXRD）的自学习科学智能体。它把物相识别、混相分析和结构精修组织成可执行流程，并将经过验证的分析经验保存为后续任务可以调用的技能。

这项工作由常州通用决策研究院领衔，联合香港科技大学（广州）、伦敦大学学院等机构研究人员开展。我们在最新的论文中报告了方法、材料案例和评测结果，也把分析流程做进了干将软件，让科学智能体第一次真正学会全流程分析实验XRD。

论文：A self-learning scientific agent for X-ray diffraction (https://arxiv.org/pdf/2610.07862)

我们让分析方法成为可修订的技能

干将的“自学习”发生在分析流程里。语言模型负责理解任务、选择步骤，XMatcher、XQueryer-LW 和 XDecomposer 等工具负责检索或分解候选结构，PyWPEM、FullProf 与 GSAS-II 承担精修计算。测量图谱、化学条件和拟合诊断共同决定一个结果能否被接受。

一次任务结束后，系统可以根据执行记录定位问题，修改技能说明、辅助代码或精修设置。例如，发现多组参数同时调整会使拟合变差，就把逐组释放参数的规则写入技能。底层语言模型的参数保持不变，修订后的方法要经过验证，才能进入后续流程。

我们用训练案例提出修订，用开发数据筛选版本，再冻结流程，在未参与修订的样品上测试。三个精修分支的平均评分均有提高。

表 1 冻结版本在留出样品上的平均精修评分。评分衡量图谱拟合表现，失败或超时计零分，不是物相识别准确率。

这组实验验证的是受控修订后的方法能够迁移到新样品。长期使用中的持续改进仍需进一步检验；我们为此设计了技能版本管理、回归检查和回滚机制。

如何检验干将的分析能力

要评价这样一套软件，我们既需要足够多的图谱，也需要有代表性的材料问题。为此，我们构建了包含 62,044 条图谱的 DeltaXRDbench，覆盖模拟图谱、实验矿物图谱和其他实验数据，并分别测试PXRD相关的几个最根本的任务：单相识别与多相识别以及精修能力。

只给图谱时能识别到什么程度

在不提供参考成分的单相测试中，干将在三个数据来源上的 Top-1 准确率均高于所比较的方法。下表列出干将与该指标下最强对比方法 AutoXRD 的结果；Top-1 表示第一候选结构判断正确的比例。

表 2 XRD-only 条件下的单相 Top-1 准确率。三个测试集的样本量依次为 10,000、1,164 和 880。

加入参考成分后，干将的三项准确率分别达到 99.90%、92.16% 和 48.93%。在论文规定的多相评测中，干将的完整物相集合恢复率、精确率、召回率和 F1 也领先于所比较的方法。opXRD 上的结果同时提醒我们，衍射谱段缺失的实验图谱仍有难点。

复杂材料中的分析要经得起图谱检验

强重叠峰考验结构解释。

正交相 PbSO₄ 图谱包含 383 对重叠布拉格反射。干将对整张图谱进行建模，得到 Rwp = 5.926% 的精修结果，使候选结构接受完整衍射信号的检验。

混合样品考验定量能力。

在古埃及化妆品案例中，干将联合分析五种晶相，估计各组分的质量分数，获得 Rwp = 13.079% 的拟合结果。识别出组分之后，还需要解释它们如何共同构成实测图谱。

连续测量考验上下文利用。

在工作中的电池案例中，干将沿扫描序列追踪正极晶格，得到与峰位变化相符的 c 轴膨胀和高电压收缩过程。针对 Ru–Mn 氧化物，它还比较了不同 Ru 占位构型，在所测试的范围内筛选更符合衍射数据的模型。

这些结果也是我们设计软件输出的依据：研究者应当能够看到支持结论的曲线、结构和参数，并据此决定下一步分析。

现在可以在干将工作台发起分析

打开干将APP，用邮箱或手机号与验证码登录，即可进入任务工作台。

图 1 登录入口局部。邮箱或手机号与验证码用于进入干将。

先告诉干将这次要解决什么问题

工作台提供物相识别、识别与精修、已知物相精修等入口。上传图谱后，你可以直接写下分析要求；已有结构时，也可以提供 CIF 文件作为精修起点。截图中的任务只要求物相识别，研究者可以自行决定分析范围。

图 2 任务工作台。左侧选择功能，底部输入区上传数据并说明本次分析要求。准备数据时，补充已知元素、测量波长和仪器条件，有助于把任务约束说清楚。

曲线和结构参数都留在结果里

我们希望软件的输出方便研究者继续核验。干将结果页将实验与计算曲线、差值曲线以及精修前后的晶胞参数放在同一处，便于查看模型解释了哪些信号，哪些地方仍有偏差。

图 3 精修结果界面。拟合曲线与差值曲线对应展示，下方列出精修前后的晶胞参数。

核验也包括判断参数能否直接比较。例如，这张截图中的两份结构采用了不同的空间群声明，系统提示先核对晶胞设置，暂不计算参数差值。这样的提示让研究者知道，哪一步还需要进一步判断。

带着你的图谱来试试干将

如果你正在处理物相判定、混相分析或结构精修，欢迎从一份熟悉的样品开始，看看干将如何组织分析、呈现结果，再把使用中的问题和建议带到社区。

国内与国际用户社区目前累计已有 400+ 位用户加入。干将主页设有用户社区群入口，欢迎大家选择相应社区，与国内外用户和开发者之间交流分析经验、讨论软件使用并反馈需求。

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