面向材料基因組的材料信息學(xué)技術(shù)研究.pdf

1、信息學(xué)是21世紀(jì)興起的熱門學(xué)科，信息技術(shù)在傳統(tǒng)學(xué)科的應(yīng)用，變革了傳統(tǒng)學(xué)科的研究模式，加速了傳統(tǒng)學(xué)科的發(fā)展，并產(chǎn)生了諸多新興學(xué)科如生物信息學(xué)和化學(xué)信息學(xué)等。隨著材料基因組計劃的實施、材料計算科學(xué)的發(fā)展以及高通量技術(shù)的不斷普及，材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量急劇增加，對材料數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化管理的需求日趨緊迫。工業(yè)的飛速發(fā)展對所需的材料性能要求逐漸變高，在傳統(tǒng)材料研究模式周期較長且急需轉(zhuǎn)變材料研發(fā)模式的現(xiàn)狀下，將先進(jìn)的信息技術(shù)應(yīng)用到新材料的研發(fā)中，通過對材料基

2、礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘、并建立預(yù)測模型，將進(jìn)一步加速新材料的研究進(jìn)程，材料信息學(xué)應(yīng)運而生。作為一門新的交叉學(xué)科，材料信息學(xué)的發(fā)展面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。結(jié)合材料信息學(xué)的研究現(xiàn)狀可知，材料信息學(xué)尚未有完整的理論架構(gòu)體系。為了實現(xiàn)對材料信息學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)理論系統(tǒng)的建立，促進(jìn)材料信息學(xué)理論架構(gòu)的實現(xiàn)，本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1、研究了材料信息學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)理論。主要分析了材料基因組技術(shù)和人類基因組技術(shù)的相似之處，借鑒生物信息學(xué)對材料信

3、息學(xué)進(jìn)行研究，提出了學(xué)科的定義、分析了學(xué)科的內(nèi)涵、介紹了學(xué)科的主要研究內(nèi)容，最后對材料信息學(xué)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析。
　　2、提出了材料信息學(xué)的理論架構(gòu)。結(jié)合對材料信息學(xué)的研究理解，分析其工作流程，即數(shù)據(jù)生產(chǎn)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，揭示了工作流程和材料領(lǐng)域的知識體系之間的關(guān)系。研究了材料信息學(xué)的基本功能架構(gòu)，包括數(shù)字化材料設(shè)計和材料數(shù)據(jù)庫的基本功能。提出了較為完整的材料信息學(xué)理論架構(gòu)，包括設(shè)備層、數(shù)據(jù)層、存儲層、網(wǎng)

4、絡(luò)層、功能層、應(yīng)用層、用戶層，并對此七個層次進(jìn)行了詳細(xì)的研究和介紹。
　　3、研究了材料信息學(xué)理論架構(gòu)的實現(xiàn)載體即材料基因協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)。首先，對材料基因協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵和數(shù)據(jù)流程進(jìn)行了分析。其次，研究了材料基因協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)體系即云-網(wǎng)-端架構(gòu)，分析每一部分的重要組成。最后，對材料基因協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展規(guī)律和網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)所需的關(guān)鍵技術(shù)做以介紹。材料基因協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)遵循網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的規(guī)律“梅特卡夫定律”，其發(fā)展符合網(wǎng)絡(luò)價值隨著網(wǎng)