材料信息學(xué)基礎(chǔ)及材料信息學(xué)平臺(tái)工程應(yīng)用研究.pdf

1、材料科研的進(jìn)行也就是材料數(shù)據(jù)的產(chǎn)生過程，材料數(shù)據(jù)已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)材料科研的動(dòng)力。隨著材料科學(xué)的發(fā)展和因特網(wǎng)的迅速發(fā)展，材料信息的數(shù)據(jù)量和復(fù)雜性大大提高。如何高效管理、存儲(chǔ)不同類型的材料科學(xué)數(shù)據(jù)，如何最大限度地從中挖掘有價(jià)值的信息，如何最大限度地實(shí)現(xiàn)材料信息的資源共享和知識(shí)創(chuàng)新，如何提高材料科研的效率，降低新材料開發(fā)的成本和開發(fā)時(shí)間等，都是擺在材料研究工作者面前的一系列難題。材料信息學(xué)正是在這一背景下提出和發(fā)展起來的。材料信息學(xué)的發(fā)展有利于解

2、決材料科學(xué)面臨的挑戰(zhàn)，順應(yīng)了當(dāng)代材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)。
　　材料信息學(xué)自1999年提出以來，已在組合材料科學(xué)和材料設(shè)計(jì)等方面得到了應(yīng)用，不少國家成立了專門的研究室開展系統(tǒng)的研究。目前，材料信息學(xué)發(fā)展遇到的問題主要有：研究的深度和廣度不夠；沒有引起足夠重視；材料信息標(biāo)準(zhǔn)化程度低；數(shù)據(jù)共享意識(shí)不夠；材料信息學(xué)專業(yè)人才缺乏。論文在綜合分析材料信息學(xué)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，開展了材料信息學(xué)的基礎(chǔ)理論研究，探索構(gòu)建材料信息學(xué)

3、平臺(tái)并進(jìn)行應(yīng)用研究。論文分析了中國開展材料信息學(xué)研究的良好基礎(chǔ)，討論了我國材料信息學(xué)的發(fā)展思路：實(shí)現(xiàn)材料數(shù)據(jù)、材料數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)化；建立材料知識(shí)庫，構(gòu)建材料信息學(xué)平臺(tái)；找準(zhǔn)突破口，積極開展材料信息學(xué)工程應(yīng)用研究；加快培養(yǎng)材料信息學(xué)專業(yè)人才。
　　論文開展了材料信息標(biāo)準(zhǔn)化的研究，材料信息標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于信息的共建共享和材料數(shù)字科研具有重要的意義。針對(duì)目前應(yīng)用較為廣泛的材料信息標(biāo)識(shí)語言MatML，在分析研究MatML的特點(diǎn)和存在的不足的基礎(chǔ)上

4、，提出了材料信息胞的構(gòu)想，采用XML Schema技術(shù)，創(chuàng)建了材料信息標(biāo)準(zhǔn)化語言MatCellXML，實(shí)現(xiàn)了材料信息的標(biāo)準(zhǔn)化。MatCellXML相對(duì)于MatML具有以下優(yōu)勢(shì)：XML標(biāo)記更容易懂；能表達(dá)的材料信息范圍更廣泛；更有利于表達(dá)復(fù)雜的材料信息；有利于材料術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)化。采用了MatCellXML語言用于具體的材料信息表達(dá)，并用于中國西部輕合金信息網(wǎng)的材料信息的導(dǎo)出格式。
　　論文提出了構(gòu)建材料信息學(xué)平臺(tái)框架的總體設(shè)計(jì)原則?；?/p>

5、于對(duì)幾種典型的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的介紹和特點(diǎn)分析，采用B/S模式的三層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模式作為材料信息學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。材料信息學(xué)平臺(tái)由通訊層、數(shù)據(jù)表達(dá)層、數(shù)據(jù)層、功能層、界面層、用戶層六個(gè)模塊構(gòu)成，數(shù)據(jù)層是整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)的核心，其他模塊都是圍繞它而運(yùn)行的。分析討論了實(shí)現(xiàn)材料信息學(xué)平臺(tái)的四大關(guān)鍵技術(shù)——系統(tǒng)集成技術(shù)、材料信息挖掘技術(shù)、材料知識(shí)技術(shù)和材料信息安全傳輸模型。
　　將材料信息學(xué)平臺(tái)框架應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的優(yōu)化設(shè)計(jì)和材料性能評(píng)價(jià)

6、領(lǐng)域，開發(fā)了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門設(shè)計(jì)優(yōu)化平臺(tái)，并在相關(guān)企業(yè)得到了實(shí)際應(yīng)用。
　　論文進(jìn)行了材料信息學(xué)的基礎(chǔ)理論研究，從材料信息學(xué)的內(nèi)在和外在的形成動(dòng)因，討論了學(xué)科的應(yīng)用前景。從材料信息學(xué)的定義、研究對(duì)象、學(xué)科性質(zhì)、研究內(nèi)容等方面論述了材料信息學(xué)的學(xué)科定位，將材料信息學(xué)定位為材料科學(xué)和信息科學(xué)相互融合和滲透形成的交叉學(xué)科，是一門能夠促進(jìn)材料科學(xué)研究和材料行業(yè)發(fā)展的綜合性的應(yīng)用學(xué)科。從學(xué)科的理論基礎(chǔ)、學(xué)科結(jié)構(gòu)、研究方法論、與其他學(xué)科之間的聯(lián)