[發明專利]一種材料數據庫

在審

• 申請號: 201810763903.3
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN109101556A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 汪洪;張瀾庭
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 高燕;許亦琳

本發明提供一種材料數據庫，所述數據庫包括：材料樣品的信息，是指對材料的樣品的完整描述；源數據信息，是指對樣品進行測量或計算獲得的未經進一步分析的數據；分析數據信息，是指對源數據進行分析處理后得到的性能數據。本申請提供一種材料數據庫，其更好地符合材料基因工程所需的可發現、可訪問、可交互、可重復使用的數據原則，從而更加系統有效地存儲必要信息，并利用材料數據加快材料研發。

技術領域

本發明涉及一種材料科學領域，特別是涉及一種材料數據庫。

背景技術

材料是人類用于制造物品、器件、構件、及其或者其他產品的那些物質。燃料和化學原料、工業化化學品、食物和藥物，一般都不算是材料。材料總是和一定的用處相聯系，可由一種或若干種物質構成。并且，即便是同一種物質，由于制備方法或者加工方法不同，可成為用途、類型和性能迥然不同的材料。其中，從物理化學屬性來分，材料可分為金屬材料、無機非金屬材料、無機高分子材料、有機高分子材料和不同類型材料所組成的復合材料。

材料基因工程是材料科學的新型研發理念。通過從“試錯法”向數據密集型工作模式的轉變，實現新材料及工藝的理性設計，極大地提高研發效率。以“數據+人工智能”為標志的數據引領模式圍繞數據產生與數據處理展開，代表了材料基因工程的核心理念與發展方向。其中，材料基因工程數據庫是要素之一，需要收錄符合FAIR(可發現、可獲取、可互操作、可再利用)原則的數據資源【Wilkinson M D,Dumontier M,Aalbersberg I J,etal.The FAIR guiding principles for scientific data management and stewardship[J].Scientific Data,2016,3: 160018.】，供社會共享。“可發現”指數據及其元數據被賦予全球性唯一并持久的標識，數據被豐富的元數據所描述并在可檢索的源中登記或建立索引，易于被第三方(人員與機器)方便地找到；“可獲取”指數據及其源數據可使用標準通訊協議通過標識查詢并獲取；“可互操作”指數據及其元數據的表達使用正式、可獲得、共享和廣泛使用的語言；“可再利用”指數據及其元數據由多種準確并相關的特征所描述，與細致的出處信息相關聯并符合相關領域的標準，從而被不同用戶(人員與機器)方便地使用。因此，有必要建立一種適合材料基因工程需求的數據模型，規范數據的產生過程中必須收集的信息與遵循的格式，有利于今后對數據的充分有效利用。

數據，特別是源數據(即由測量或計算獲得的未經進一步分析的數據)的可再利用性是材料基因工程的重要特征。以某一合金的X光衍射譜為例，它可用于獲得材料的晶體結構，也可用于分析合金摻雜的成分，還可用于分析結晶程度、晶粒大小、晶體取向等參數。因此一組源數據在不同的使用者手中可以根據各自關切產出不同的結果。傳統材料數據庫一般僅收集由源數據處理而得到的分析結果(如各種材料性能參數等)，而源數據本身通常分散在實驗者手中，不被收錄。同時，與數據相關的元數據通常也不在收錄之列，因此難以滿足FAIR 原則。

美國密西根大學的預測性集成結構材料學(PRISM)中心開發的MaterialsCommons是近期國際上出現的較為符合FAIR原則的數據平臺【Puchala B,Tarcea G,Marquis E A,et al.The materials commons:a collaboration platform andinformation repository for the global materials community[J].JOM,2016,68:2035-2044.】。它采用的數據模型包含了樣品、工藝、參數、測量值、數據文件、數據組幾個部分，其中覆蓋了樣品歷史(即樣品元數據)、測量源數據、和經過處理的數據這三個層面的信息。盡管該模型考慮到對同一樣品進行多次表征和對同一種多個樣品進行表征的情況，但沒有強調系統地賦予樣品與測量事件以獨特并持久的標識，也沒有建立樣品、源數據與經處理產生的數據間的系統性關聯。這影響了之后的數據分析中對材料數據檢索的完整性與建立材料變量間關聯關系。

發明內容