本發(fā)明涉及材料信息學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)新材料的研發(fā)速度要求越來(lái)越高，材料信息學(xué)是現(xiàn)代信息學(xué)技術(shù)與材料科學(xué)研究相結(jié)合的產(chǎn)物，發(fā)展材料信息學(xué)學(xué)對(duì)加速新材料的發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要，材料信息學(xué)作為材料科學(xué)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，已經(jīng)改變了材料研究中的實(shí)驗(yàn)方法、思考方式，也將會(huì)帶來(lái)更多的改變。

對(duì)于材料信息學(xué)而言，材料數(shù)據(jù)極其重要。材料信息學(xué)主要是通過(guò)對(duì)采集到的材料的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，達(dá)到尋找材料規(guī)律和實(shí)現(xiàn)新材料的預(yù)測(cè)的功能，不管是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還是計(jì)算數(shù)據(jù)，都是貫穿材料發(fā)展周期的信息的基礎(chǔ)。但是，目前的材料信息學(xué)還沒(méi)有一個(gè)完整的理論框架，研究方向也十分零散，在面對(duì)海量的材料數(shù)據(jù)時(shí)，缺乏有效的數(shù)據(jù)管理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有材料信息學(xué)面對(duì)海量材料數(shù)據(jù)缺乏有效管理的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的方案是提供一種材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理方法，所述材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理方法包括：

材料數(shù)據(jù)采集，采集的材料數(shù)據(jù)包括材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、材料計(jì)算數(shù)據(jù)及材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)；及

材料數(shù)據(jù)分類，對(duì)采集到的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并形成相應(yīng)的材料數(shù)據(jù)庫(kù)；及

材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，將經(jīng)過(guò)分類后的材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)；及

材料數(shù)據(jù)共享，對(duì)經(jīng)過(guò)分類后的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)材料數(shù)據(jù)共享；及

材料數(shù)據(jù)操作，對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改、查操作，將材料數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶。

優(yōu)選地，所述材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理方法進(jìn)一步包括：

材料數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)材料數(shù)據(jù)格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并提供不同格式數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換方法和工具。

優(yōu)選地，所述材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理方法進(jìn)一步包括：

材料數(shù)據(jù)仿真，根據(jù)材料數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)信息仿真形成滿足用戶需求的仿真材料信息。

優(yōu)選地，所述材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理方法進(jìn)一步包括：

材料數(shù)據(jù)應(yīng)用，將所述仿真材料數(shù)據(jù)或材料數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶端以供用戶端參考或進(jìn)行真實(shí)生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)。

優(yōu)選地，所述材料數(shù)據(jù)仿真采用的數(shù)據(jù)仿真模型為自定義仿真模型、數(shù)據(jù)計(jì)算模型或者數(shù)據(jù)校正模型。

優(yōu)選地，所述材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理方法進(jìn)一步包括：

權(quán)限設(shè)置，對(duì)使用或者訪問(wèn)該材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的材料數(shù)據(jù)的用戶進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，不同類型的用戶使用或者訪問(wèn)的權(quán)限不同，開(kāi)放不同程度的材料數(shù)據(jù)。

本發(fā)明還提供一種材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，所述材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)包括：

材料數(shù)據(jù)采集單元，用于采集材料數(shù)據(jù)，采集的材料數(shù)據(jù)包括材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、材料計(jì)算數(shù)據(jù)及材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)；

材料數(shù)據(jù)分類單元，用于對(duì)采集到的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并建立相應(yīng)的材料數(shù)據(jù)庫(kù)；

材料數(shù)據(jù)共享單元，用于對(duì)經(jīng)過(guò)分類后的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸；

材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用于將經(jīng)過(guò)分類后的材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)；

功能單元，用于對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改、查操作，并將材料數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶。

優(yōu)選地，所述材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)一步包括材料數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化單元，所述材料數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化單元用于對(duì)材料數(shù)據(jù)格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并提供不同格式數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換方法和工具。

優(yōu)選地，所述功能單元根據(jù)材料數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)信息仿真形成滿足用戶需求的仿真材料信息。

優(yōu)選地，所述材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)一步包括：

應(yīng)用單元，用于將仿真材料數(shù)據(jù)或材料數(shù)據(jù)作為參考或者進(jìn)行真實(shí)生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)；

用戶單元，用于對(duì)使用或者訪問(wèn)該材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的材料數(shù)據(jù)的用戶進(jìn)行權(quán)限設(shè)置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理方法包括：材料數(shù)據(jù)采集，采集的材料數(shù)據(jù)包括材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、材料計(jì)算數(shù)據(jù)及材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)；及材料數(shù)據(jù)分類，對(duì)采集到的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并形成相應(yīng)的材料數(shù)據(jù)庫(kù)；及材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，將經(jīng)過(guò)分類后的材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)；及材料數(shù)據(jù)共享，對(duì)經(jīng)過(guò)分類后的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)材料數(shù)據(jù)共享；及材料數(shù)據(jù)操作，對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改、查操作，將材料數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶。本發(fā)明的材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理方法建立了一種完整的材料信息學(xué)研究方法，可以更好地明確研究方向。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建立了一個(gè)完整的材料信息學(xué)框架，可以更好地整合領(lǐng)域知識(shí)，融合各方面的不同理念，有效地對(duì)材料信息學(xué)科進(jìn)行規(guī)劃，促進(jìn)材料信息學(xué)科的發(fā)展，加快了新材料的研發(fā)速度。

【附圖說(shuō)明】

圖1是本發(fā)明的材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理方法的流程示意圖。

圖2是本發(fā)明的材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】

為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供一種材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理方法，應(yīng)用于一材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：

S1：材料數(shù)據(jù)采集；采集的材料數(shù)據(jù)包括材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、材料計(jì)算數(shù)據(jù)及材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)，材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括實(shí)際生產(chǎn)制造過(guò)程中所涉及的材料配比、工藝參數(shù)、生產(chǎn)設(shè)備信息等一種或多種數(shù)據(jù)及材料在實(shí)際應(yīng)用中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括在材料實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所涉及的材料配比，實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息等一種或多種數(shù)據(jù)。材料計(jì)算數(shù)據(jù)包括但不限定于生產(chǎn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中計(jì)算所涉及的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計(jì)算模型及數(shù)據(jù)校正模型等一種或多種數(shù)據(jù)。

材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)由生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生；生產(chǎn)設(shè)備不限于現(xiàn)有的3D打印設(shè)備、磁控濺射設(shè)備及熱熔設(shè)備等。

材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由高通量實(shí)驗(yàn)設(shè)備或傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備所產(chǎn)生。優(yōu)選地，高通量實(shí)驗(yàn)設(shè)備針對(duì)特定領(lǐng)域而開(kāi)發(fā)以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。如針對(duì)固態(tài)鋰離子電池、氧化物半導(dǎo)體、凝膠態(tài)固態(tài)電池和石墨烯等特定應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室、小批量、中批量和量產(chǎn)專用高通量制備技術(shù)和設(shè)備，加快相關(guān)新材料研發(fā)和生產(chǎn)工藝優(yōu)化。

高通實(shí)驗(yàn)設(shè)備在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為高通量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。高通實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括但不限定于高通量制備設(shè)備或高通量表征設(shè)備。

高通量制備設(shè)備為一個(gè)基片上可以同時(shí)制備多個(gè)不同成分的材料制備設(shè)備，高通量制備設(shè)備用于應(yīng)用仿真材料數(shù)據(jù)進(jìn)行真實(shí)材料制備實(shí)驗(yàn)。高通量制備設(shè)備可以提供制備成分組成、制備條件、制備工藝、制備所用設(shè)備信息等中的至少一種數(shù)據(jù)。高通量制備設(shè)備包括但不限制采用以離子束濺射、磁控濺射、電子束蒸發(fā)、超聲霧化噴涂以及3D打印等為基礎(chǔ)的高通量材料、器件制備技術(shù)，以加快薄膜、塊體、粉體等多形態(tài)材料的高通量實(shí)驗(yàn)效率。

高通量表征設(shè)備為一個(gè)基片上可以同時(shí)表征多個(gè)不同成分的材料測(cè)試設(shè)備，高通量表征設(shè)備用于應(yīng)用仿真材料數(shù)據(jù)或材料數(shù)據(jù)進(jìn)行真實(shí)材料表征實(shí)驗(yàn)。高通量表征設(shè)備可以提供材料成分表征數(shù)據(jù)、材料結(jié)構(gòu)表征數(shù)據(jù)、材料光學(xué)性質(zhì)表征數(shù)據(jù)、材料電磁學(xué)性質(zhì)表征數(shù)據(jù)、微區(qū)熱力學(xué)性能表征數(shù)據(jù)、微區(qū)電化學(xué)性能表征數(shù)據(jù)、微區(qū)力學(xué)性質(zhì)表征數(shù)據(jù)、微區(qū)磁學(xué)性能表征數(shù)據(jù)、催化性能表征數(shù)據(jù)等中的至少一種數(shù)據(jù)。高通量表征設(shè)備包括但不限定于采用基于XRD(X射線衍射)、磁光克爾等表征方法，發(fā)展多路陣列式、串行掃描式等映射技術(shù)進(jìn)行高通量合成表征技術(shù)。高通量表征設(shè)備還可以進(jìn)一步結(jié)合同步輻射等科學(xué)裝置，開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室和科學(xué)平臺(tái)實(shí)時(shí)原位實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高空間/時(shí)間分辨率信號(hào)采集和高速數(shù)據(jù)處理。

傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以理解為除高通量實(shí)驗(yàn)設(shè)備之外的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，包括但不限定于現(xiàn)有用于制造材料、零件、構(gòu)件等的設(shè)備，還進(jìn)一步包括對(duì)材料、零件、構(gòu)件等進(jìn)行力學(xué)性能和工藝性能等的測(cè)試設(shè)備。

材料計(jì)算數(shù)據(jù)在生產(chǎn)設(shè)備、高通量實(shí)驗(yàn)設(shè)備或傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程或運(yùn)行后所涉及的數(shù)據(jù)計(jì)算中產(chǎn)生。高通實(shí)驗(yàn)設(shè)備在實(shí)驗(yàn)過(guò)程涉及的計(jì)算數(shù)據(jù)為高通量計(jì)算數(shù)據(jù)。高通量計(jì)算數(shù)據(jù)包括但不限于結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)來(lái)研究材料組分、結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，其基于已知的可靠數(shù)據(jù)，用理論模擬去嘗試盡可能多的真實(shí)或者未知材料，在理論模擬的過(guò)程中會(huì)伴隨產(chǎn)生海量的高通量計(jì)算數(shù)據(jù)。例如，高通量計(jì)算可以是基于第一性原理的對(duì)元素周期表多元組合的大量并行計(jì)算，產(chǎn)生海量的非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)；高通量實(shí)驗(yàn)可以是利用組合芯片方法，在一次實(shí)驗(yàn)中即可得到成千上萬(wàn)個(gè)不同成分的樣品，對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以獲得的材料結(jié)構(gòu)等信息。

優(yōu)選地，所述材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)和材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中包括了原始材料的功能，力學(xué)特性，構(gòu)效關(guān)系等。如此，現(xiàn)已有的材料之材料信息均被搜集到。作為一種選擇，所述已有的材料之材料信息可以是已有的第三方數(shù)據(jù)庫(kù)所提供，有效利用現(xiàn)有資源。

優(yōu)選地，所述材料數(shù)據(jù)可以是材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)所包括的本地生產(chǎn)設(shè)備、本地高通量實(shí)驗(yàn)設(shè)備或本地傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備所提供。進(jìn)一步可以是第三方數(shù)據(jù)提供者提供。第三方數(shù)據(jù)提供者為企業(yè)、研究所等機(jī)構(gòu)時(shí)，他們大都進(jìn)行的是定向的材料研究，第三方數(shù)據(jù)提供者在利用材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的原始材料數(shù)據(jù)進(jìn)行材料研究的過(guò)程中會(huì)得到新的材料數(shù)據(jù)，新獲取的這部分材料數(shù)據(jù)對(duì)于第三方數(shù)據(jù)提供者本身而言可能是多余的，但對(duì)于其他用戶而言是有用的，第三方數(shù)據(jù)提供者可以選擇將部分或者全部的新獲取的材料數(shù)據(jù)在該材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中出售或者免費(fèi)提供，材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)收取或者不收取傭金。優(yōu)選地，第三方數(shù)據(jù)提供者既是數(shù)據(jù)的創(chuàng)造者，也是數(shù)據(jù)的共享者。

S2：材料數(shù)據(jù)分類；基于預(yù)設(shè)分類規(guī)則對(duì)步驟S1獲得的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并形成相應(yīng)的材料數(shù)據(jù)庫(kù)。

具體的，材料數(shù)據(jù)的特點(diǎn)十分復(fù)雜，例如多樣性、特征未知性、獲取過(guò)程復(fù)雜、數(shù)據(jù)間關(guān)聯(lián)復(fù)雜等特點(diǎn)，因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)前，需要通過(guò)相關(guān)的分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分類。預(yù)設(shè)分類規(guī)則可以是多尺度分類規(guī)則、單一尺度分類規(guī)則和功能材料分類規(guī)則的一種或多種。

基于多尺度分類規(guī)則對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行分類后形成分類后的材料數(shù)據(jù)庫(kù)。具體的，上述多尺度分類規(guī)則包括：電子尺度、原子-分子尺度、微觀尺度、介觀尺度、宏觀尺度。則對(duì)應(yīng)的，相應(yīng)材料數(shù)據(jù)庫(kù)包括：電子尺度數(shù)據(jù)庫(kù)、原子-分子尺度數(shù)據(jù)庫(kù)、微觀尺度數(shù)據(jù)庫(kù)、介觀尺度數(shù)據(jù)庫(kù)、宏觀尺度數(shù)據(jù)庫(kù)、也可以基于以上五種數(shù)據(jù)庫(kù)形成的二次數(shù)據(jù)庫(kù)。例如在工程材料的集成開(kāi)發(fā)中需要分析工程材料在不同尺度上的性能包括：在微觀尺度上觀察工程材料的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，工程材料制成產(chǎn)品后在宏觀尺度上觀察工程材料的承重性和穩(wěn)定性。則基于多尺度分類規(guī)則對(duì)工程實(shí)驗(yàn)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行分類以形成微觀尺度數(shù)據(jù)庫(kù)和宏觀尺度數(shù)據(jù)庫(kù)。多尺度分類方法涵蓋了所有尺度，對(duì)尺度的劃分比較細(xì)致，更好地分析材料在不同尺度上的性能。

基于單一尺度分類規(guī)則對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行分類后形成材料數(shù)據(jù)庫(kù)。例如，基于構(gòu)效關(guān)系按照單一尺度分類規(guī)則分類材料數(shù)據(jù)。

基于功能材料分類規(guī)則對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行分類后形成材料數(shù)據(jù)庫(kù)，材料數(shù)據(jù)的功能不同，所在材料數(shù)據(jù)庫(kù)就不同，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料數(shù)據(jù)的功能分類存儲(chǔ)。

在實(shí)際應(yīng)用中，需要將上述分類規(guī)則綜合運(yùn)用，也可以根據(jù)具體項(xiàng)目進(jìn)行分類。

作為一種變形，優(yōu)選在，多尺度分類規(guī)則、單一尺度分類規(guī)則和功能材料分類規(guī)則前根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源等建立一次數(shù)據(jù)庫(kù)，不同的一次數(shù)據(jù)庫(kù)形成后，再?gòu)亩喑叨确诸愐?guī)則、單一尺度分類規(guī)則和功能材料分類規(guī)則的角度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類形成二次數(shù)據(jù)庫(kù)。例如，基于數(shù)據(jù)來(lái)源建立所述一次數(shù)據(jù)庫(kù)，一次數(shù)據(jù)庫(kù)即基層數(shù)據(jù)庫(kù)，該一次數(shù)據(jù)庫(kù)包括集合材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)的材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)、集合高通量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的高通量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、集合高通量計(jì)算數(shù)據(jù)的高通量計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)、傳統(tǒng)材料數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)以及專家?guī)?。材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)包括生產(chǎn)設(shè)備在日常生產(chǎn)、制造過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及材料在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；高通量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)包括高通量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；高通量計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)包括高通量計(jì)算數(shù)據(jù)；傳統(tǒng)材料數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括文獻(xiàn)、專利中的現(xiàn)有數(shù)據(jù)和現(xiàn)有的材料數(shù)據(jù)庫(kù)；專家?guī)炜梢圆捎糜袃斬暙I(xiàn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)體系，邀請(qǐng)一些材料領(lǐng)域的專家學(xué)者來(lái)進(jìn)行材料經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的搜集。根據(jù)實(shí)際需要，也可以在一次數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上建立一級(jí)或多級(jí)二次數(shù)據(jù)庫(kù)、一級(jí)或多級(jí)三次數(shù)據(jù)庫(kù)或者分類更細(xì)致的數(shù)據(jù)庫(kù)，例如，二次數(shù)據(jù)庫(kù)可以是船艦用鋼鐵材料數(shù)據(jù)庫(kù)、低合金鋼數(shù)據(jù)庫(kù)、多國(guó)材料牌號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)、汽車(chē)材料用鋼數(shù)據(jù)庫(kù)、核材料、高溫合金以及結(jié)構(gòu)鈦合金等數(shù)據(jù)庫(kù)。

作為一種變形，也可以先從多尺度分類規(guī)則、單一尺度分類規(guī)則和功能材料分類規(guī)則建立一次數(shù)據(jù)庫(kù)，再在一次數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源等建立二次數(shù)據(jù)庫(kù)。

S3：材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；利用大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)將步驟S2中分類后的材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。

具體的，大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)包括計(jì)算機(jī)集群、移動(dòng)硬盤(pán)、虛擬存儲(chǔ)技術(shù)、DNA存儲(chǔ)技術(shù)、云存儲(chǔ)技術(shù)中的一種或多種，計(jì)算機(jī)集群是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其具有良好的可拓展性；移動(dòng)硬盤(pán)具有容量大、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)；虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以為用戶和應(yīng)用程序提供虛擬磁盤(pán)和虛擬卷，用戶可以根據(jù)自身需求進(jìn)行任意分割、合并、重新組合等操作；DNA存儲(chǔ)是利用A、T、C、G進(jìn)行編碼存儲(chǔ)；云存儲(chǔ)技術(shù)是采用分布式的文件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。本發(fā)明優(yōu)選采用云存儲(chǔ)技術(shù)來(lái)做示范性說(shuō)明，在此不作限定。云計(jì)算是利用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算處理數(shù)據(jù)的能力，整合設(shè)備計(jì)算存儲(chǔ)資源，并構(gòu)建大規(guī)模計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)平臺(tái)，再借助虛擬化技術(shù)，從而為用戶提供信息服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)計(jì)算和存儲(chǔ)資源的合理分配和使用。云存儲(chǔ)是一個(gè)以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理為核心的云計(jì)算系統(tǒng)，云存儲(chǔ)的特點(diǎn)就是層次分明、條理清晰地將材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。

優(yōu)選地，在步驟S3之后包括步驟：

S4：材料數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化；對(duì)材料數(shù)據(jù)格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并提供不同格式之間的轉(zhuǎn)換方法和工具，使不同的數(shù)據(jù)庫(kù)之間采用同一種數(shù)據(jù)格式、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等來(lái)對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)、交換。當(dāng)用戶向其中一種數(shù)據(jù)庫(kù)提交數(shù)據(jù)時(shí)，其他的數(shù)據(jù)庫(kù)也能在短時(shí)間內(nèi)共享到該數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)由于數(shù)據(jù)格式不同、規(guī)范不同或者標(biāo)準(zhǔn)不同，在對(duì)同一數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)、解釋時(shí)存在不同的釋義，從而給用戶帶來(lái)困擾。例如，國(guó)際材料基因工程研究院聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所/信息所合作開(kāi)發(fā)的材料基因工程試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集傳輸一體機(jī)，可以實(shí)時(shí)采集材料基因工程技術(shù)試驗(yàn)設(shè)備的所有數(shù)據(jù)，保障材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性、實(shí)時(shí)性、連續(xù)性，并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中有著相同的釋義。材料數(shù)據(jù)的格式、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)可以基于現(xiàn)有的XML(可拓展標(biāo)記語(yǔ)言)標(biāo)準(zhǔn)或者M(jìn)atML(材料組成語(yǔ)言)標(biāo)準(zhǔn)等的基礎(chǔ)上創(chuàng)建一個(gè)新的格式、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，還可以包含現(xiàn)有的數(shù)據(jù)格式、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，基于MatML語(yǔ)言的可拓展性、靈活性及簡(jiǎn)單性等優(yōu)點(diǎn)建立一套新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并采用標(biāo)準(zhǔn)化的材料術(shù)語(yǔ)來(lái)對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記。具體的，將材料數(shù)據(jù)分類后建立起相應(yīng)的基層材料數(shù)據(jù)庫(kù)，例如金屬材料數(shù)據(jù)庫(kù)、無(wú)機(jī)非金屬材料數(shù)據(jù)庫(kù)、高分子材料數(shù)據(jù)庫(kù)、復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫(kù)以及新材料數(shù)據(jù)庫(kù)五大類，并對(duì)五大類進(jìn)行編碼，用MatML語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行標(biāo)記；在五大類基層數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上建立二次數(shù)據(jù)庫(kù)、三次數(shù)據(jù)庫(kù)或者更細(xì)致的數(shù)據(jù)庫(kù)，并且逐層進(jìn)行標(biāo)記。在對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記的過(guò)程中采用標(biāo)準(zhǔn)化的材料術(shù)語(yǔ)，材料術(shù)語(yǔ)包括材料性能、材料組成、材料名稱以及不同通用語(yǔ)言之間的轉(zhuǎn)換等。作為優(yōu)選的，在對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記時(shí)，在性能相近、結(jié)構(gòu)相近、用途相近或者組分相近的材料數(shù)據(jù)之間建立關(guān)聯(lián)性，以便于進(jìn)行材料數(shù)據(jù)挖掘。

S5：材料數(shù)據(jù)共享；對(duì)經(jīng)過(guò)步驟S3或步驟S4之后的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)材料數(shù)據(jù)共享。

具體的，材料數(shù)據(jù)共享指將經(jīng)過(guò)分類或標(biāo)準(zhǔn)化后的材料數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)體系、共享協(xié)議和分布式數(shù)據(jù)采集方法傳輸?shù)讲牧蠑?shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)材料數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

優(yōu)選地，對(duì)不同的用戶端數(shù)據(jù)共享程度不同，進(jìn)而包括步驟：

S6：權(quán)限設(shè)置；對(duì)使用或者訪問(wèn)該材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的材料數(shù)據(jù)的用戶進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，不同類型的用戶使用或者訪問(wèn)的權(quán)限不同，開(kāi)放不同程度的材料數(shù)據(jù)。

具體的，用戶大致分為兩大類：內(nèi)部管理者和外部用戶。外部用戶可以是材料科研團(tuán)隊(duì)、材料領(lǐng)域企業(yè)、材料初學(xué)者、或者材料需求者等，外部用戶可以通過(guò)材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)會(huì)將相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行呈現(xiàn)，包括數(shù)據(jù)的條目以及需要付費(fèi)的數(shù)據(jù)和免費(fèi)的數(shù)據(jù)。例如，外部用戶在查詢鋼鐵材料的性能和用途，根據(jù)材料數(shù)據(jù)的普遍性來(lái)對(duì)外部用戶開(kāi)放材料數(shù)據(jù)，比較普遍的材料數(shù)據(jù)，外部用戶可以免費(fèi)獲得；而應(yīng)用不普遍的材料數(shù)據(jù)，外部用戶則需要付費(fèi)來(lái)獲??；而保密級(jí)別的材料數(shù)據(jù)，例如鋼鐵材料在國(guó)防技術(shù)的用途，外部用戶是無(wú)法獲得的。而內(nèi)部管理者可以對(duì)材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)行管理，其可以對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。作為優(yōu)選的，隨著材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的不斷完善以及海量的材料數(shù)據(jù)不斷積累，可以針對(duì)外部用戶建立會(huì)員機(jī)制，劃分不同的等級(jí)，對(duì)不同等級(jí)的會(huì)員開(kāi)放不同程度的數(shù)據(jù)，收取的費(fèi)用也會(huì)不同。作為本發(fā)明的變形實(shí)施例，也可以對(duì)該材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的用戶實(shí)行相同的權(quán)限設(shè)置。

S7：材料數(shù)據(jù)操作；步驟S7包括步驟S71和/或S72：

S71：材料數(shù)據(jù)仿真；根據(jù)材料數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)信息仿真形成滿足用戶請(qǐng)求的仿真材料信息。

通過(guò)數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)仿真等技術(shù)生成仿真材料數(shù)據(jù)。例如，用戶提出某種性能需求，可以根據(jù)該需求對(duì)現(xiàn)有的具有類似此種性質(zhì)的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析，并通過(guò)數(shù)據(jù)仿真技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)可能的材料組成；或者分析組成元素在不同的配比下的性能發(fā)展趨勢(shì)、結(jié)構(gòu)趨勢(shì)；或者分析新的元素組成，即不同元素間可能存在的元素組成。

優(yōu)選地，在材料數(shù)據(jù)仿真過(guò)程中，其采用的數(shù)據(jù)仿真模型可以是自定義或參照計(jì)算數(shù)據(jù)中包括的數(shù)據(jù)計(jì)算模型及數(shù)據(jù)校正模型。

自定義仿真模型包括但不限制于原子分子尺度計(jì)算模型、宏觀尺度計(jì)算模型、高通量計(jì)算模型等多個(gè)類型的仿真模型，從多個(gè)類型的仿真模型中確定出一個(gè)與材料實(shí)驗(yàn)需求信息匹配的仿真模型進(jìn)行材料實(shí)驗(yàn)仿真。具體來(lái)講，通過(guò)預(yù)設(shè)仿真模型對(duì)材料實(shí)驗(yàn)需求信息進(jìn)行材料實(shí)驗(yàn)仿真以生成仿真材料數(shù)據(jù)的實(shí)施方式具體為：通過(guò)原子分子尺度計(jì)算模型對(duì)材料實(shí)驗(yàn)需求信息進(jìn)行材料實(shí)驗(yàn)仿真以生成第一類仿真材料數(shù)據(jù)；和/或通過(guò)宏觀尺度計(jì)算模型對(duì)材料實(shí)驗(yàn)需求信息進(jìn)行材料實(shí)驗(yàn)仿真以生成第二類仿真材料數(shù)據(jù)；和/或通過(guò)高通量計(jì)算模型中對(duì)材料實(shí)驗(yàn)需求信息進(jìn)行材料實(shí)驗(yàn)仿真以生成第三類仿真材料數(shù)據(jù)。從而通過(guò)上述預(yù)設(shè)仿真模型的多樣性可以匹配所需仿真材料數(shù)據(jù)的多樣性，以解決材料問(wèn)題的多樣性。

優(yōu)選地，所述仿真模型可以根據(jù)材料數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)更新?tīng)顩r進(jìn)行校正優(yōu)化以期獲得最真實(shí)的仿真材料信息。優(yōu)選地，仿真模型根據(jù)材料數(shù)據(jù)庫(kù)中計(jì)算數(shù)據(jù)的更新?tīng)顩r進(jìn)行校正優(yōu)化。

作為本發(fā)明的變形實(shí)施例，步驟S71可以省略。

S72：材料數(shù)據(jù)編輯；對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改、查等操作，可向材料數(shù)據(jù)庫(kù)中插入新數(shù)據(jù)、刪除不需要的數(shù)據(jù)、修改已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)、查詢材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)；還可以將材料數(shù)據(jù)以圖表、圖形、結(jié)構(gòu)等可視化的形式呈現(xiàn)給用戶，以便于對(duì)材料數(shù)據(jù)的理解和傳播。

優(yōu)選地，在步驟S7之后包括步驟：

S8：材料數(shù)據(jù)應(yīng)用；將所述仿真材料數(shù)據(jù)或材料數(shù)據(jù)發(fā)送給所述用戶端以供用戶端參考或進(jìn)行真實(shí)生產(chǎn)/實(shí)驗(yàn)。

具體的，將材料數(shù)據(jù)或者仿真材料數(shù)據(jù)提供給高通量實(shí)驗(yàn)設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)備或者傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，高通量實(shí)驗(yàn)設(shè)備或者傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備根據(jù)提供的材料數(shù)據(jù)或者仿真材料數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，生產(chǎn)設(shè)備根據(jù)提供的材料數(shù)據(jù)或者仿真材料數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)制造。例如，提供給應(yīng)用設(shè)備的仿真材料數(shù)據(jù)為材料組分，則應(yīng)用設(shè)備對(duì)接收到的材料組分進(jìn)行真實(shí)材料實(shí)驗(yàn)或者制造、生產(chǎn)。例如，提供給應(yīng)用設(shè)備的仿真材料數(shù)據(jù)為材料溫度，則控制真實(shí)材料實(shí)驗(yàn)或者制造、生產(chǎn)的溫度為接收到的材料溫度。

請(qǐng)參考圖2，本發(fā)明還提供一種材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)10，其采用如上所述的材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理方法，其包括材料數(shù)據(jù)采集單元11、材料數(shù)據(jù)分類單元13、材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元15、材料數(shù)據(jù)共享單元17、功能單元19、應(yīng)用單元21以及用戶單元23。作為本發(fā)明的變形實(shí)施例，應(yīng)用單元21和/或用戶單元23可以省略。

材料數(shù)據(jù)采集單元11用于采集材料數(shù)據(jù)，該材料數(shù)據(jù)可以是材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、材料計(jì)算數(shù)據(jù)及材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)中的一種或多種，材料數(shù)據(jù)采集單元11主要包括高通量實(shí)驗(yàn)設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)備和傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，生產(chǎn)設(shè)備采集材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)，高通量實(shí)驗(yàn)設(shè)備和傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備采集材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)設(shè)備、高通量實(shí)驗(yàn)設(shè)備和傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程或運(yùn)行后所涉及的數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程采集材料計(jì)算數(shù)據(jù)。

材料數(shù)據(jù)分類單元13用于對(duì)采集到的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并建立相應(yīng)的材料數(shù)據(jù)庫(kù)。

材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元15用于將經(jīng)過(guò)分類后的材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。

材料數(shù)據(jù)共享單元17用于對(duì)經(jīng)過(guò)分類后的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)材料數(shù)據(jù)共享。

功能單元19用于對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改、查等操作，并將材料數(shù)據(jù)以圖表、圖形、結(jié)構(gòu)等可視化的形式呈現(xiàn)給用戶。作為優(yōu)選的，功能單元19還可以根據(jù)材料數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)信息仿真形成滿足用戶需求的仿真材料信息。

應(yīng)用單元21用于將仿真材料數(shù)據(jù)或材料數(shù)據(jù)作為參考或者進(jìn)行真實(shí)生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)。

用戶單元23用于對(duì)該材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)10中的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行使用或者訪問(wèn)并進(jìn)行權(quán)限設(shè)置。

作為優(yōu)選的，材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)10進(jìn)一步包括材料數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化單元25，材料數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化單元25用于對(duì)材料數(shù)據(jù)格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并提供不同格式數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換方法和工具。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理方法包括：材料數(shù)據(jù)采集，采集的材料數(shù)據(jù)包括材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集、材料計(jì)算數(shù)據(jù)及材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)；及材料數(shù)據(jù)分類，對(duì)采集到的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并形成相應(yīng)的材料數(shù)據(jù)庫(kù)；及材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，將經(jīng)過(guò)分類后的材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)；及材料數(shù)據(jù)共享，對(duì)經(jīng)過(guò)分類后的材料數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)材料數(shù)據(jù)共享；及材料數(shù)據(jù)操作，對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改、查操作，將材料數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶。本發(fā)明的材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理方法建立了一種完整的材料信息學(xué)研究方法，可以更好地明確研究方向。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的材料信息學(xué)中的材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建立了一個(gè)完整的材料信息學(xué)框架，可以更好地整合領(lǐng)域知識(shí)，融合各方面的不同理念，有效地對(duì)材料信息學(xué)科進(jìn)行規(guī)劃，促進(jìn)材料信息學(xué)科的發(fā)展，加快了新材料的研發(fā)速度。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則之內(nèi)所作的任何修改，等同替換和改進(jìn)等均應(yīng)包含本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。