Прогресс в доступности и применении данных о материалах: Обзор

DOI: 10.1109/MSP.2021.3121563

Cite this article: C. A. Becker and J. A. Warren (2022). Progress in Materials Data Availability and Application: A review. IEEE Signal Processing Magazine, vol. 39, no. 1, pp. 104-108, Jan. 2022.

Авторы статьи:

• Чандлер А. Беккер: Национальный институт стандартов и технологий (NIST), Гейтерсберг, Мэриленд, США.
• Джеймс А. Уоррен: Национальный институт стандартов и технологий (NIST), Гейтерсберг, Мэриленд, США.

Назначение статьи:

Статья представляет собой обзор прогресса в области доступности и применения данных о материалах, акцентируя внимание на том, как эти данные способствуют открытию и разработке новых материалов. Авторы рассматривают достижения в области сбора данных, высокопроизводительных экспериментов и вычислений, улучшенных методов сбора данных, автоматизации выбора и выполнения экспериментов, а также новых аналитических методов, основанных на искусственном интеллекте (ИИ) и машинном обучении (ML). Статья также обсуждает развитие инфраструктуры данных, включая репозитории и усилия по стандартизации и обмену данными.

Основные темы статьи включают:

• Сбор и использование данных о материалах для разработки новых материалов.
• Влияние высокопроизводительных экспериментов и вычислений на исследования материалов.
• Роль ИИ и ML в анализе данных о материалах.
• Развитие инфраструктуры данных, включая репозитории и стандарты.
• Примеры применения данных о материалах в аддитивном производстве (AM) и других областях.

Методы исследования:

Статья представляет собой обзорную работу, основанную на анализе литературы и примеров из практики. Авторы рассматривают различные аспекты сбора, хранения и использования данных о материалах, включая применение ИИ и ML для анализа данных. Методы включают обзор существующих репозиториев данных, анализ примеров применения данных в аддитивном производстве и других областях, а также обсуждение вызовов и перспектив в области управления данными о материалах.

Полученные результаты:

Сбор и использование данных:

• Исследователи в области материалов генерируют данные в растущих объемах, что способствует открытию и разработке новых материалов.
• Достижения в области сбора данных, высокопроизводительных экспериментов и вычислений, а также новые аналитические методы на основе ИИ и ML значительно ускоряют процесс разработки материалов.

Применение данных в аддитивном производстве:

• Пример аддитивного производства (AM) показывает, как данные используются для понимания, моделирования и оптимизации процессов производства материалов.
• Инициатива Additive Manufacturing Benchmark Test Series (AM-Bench) работает над предоставлением хорошо охарактеризованных данных для валидации моделей и улучшения процессов AM.

Данные для открытия и разработки материалов:

• Данные из экспериментальных и вычислительных источников используются для открытия и разработки новых материалов.
• Высокопроизводительные методы и автономные рабочие процессы увеличивают объем собираемых данных и улучшают их качество.

Инфраструктура данных:

• Развивается инфраструктура данных, включая репозитории и усилия по стандартизации и обмену данными.
• Примеры включают Materials Data Facility и другие репозитории, которые поддерживают архивирование и распространение данных.

Тенденции и перспективы:

• Тенденции в области данных о материалах включают применение ИИ и ML, автоматизацию экспериментов и увеличение объема данных.
• Важным аспектом является обеспечение доступности и повторного использования данных, что требует стандартизации и использования метаданных.

Заключение:

Статья предоставляет всесторонний обзор прогресса в области доступности и применения данных о материалах. Авторы подчеркивают важность сбора, хранения и анализа данных для ускорения разработки новых материалов. Они также обсуждают вызовы и перспективы в области управления данными, включая необходимость стандартизации и обеспечения доступности данных для повторного использования.