本發(fā)明涉及材料基因工程領(lǐng)域，尤其涉及一種高通量材料計(jì)算數(shù)據(jù)自動采集和加工方法及系統(tǒng)，以快速獲取目標(biāo)材料物理化學(xué)性質(zhì)并自動存儲。

背景技術(shù)：

目前，當(dāng)用戶對材料進(jìn)行完第一性原理計(jì)算后，還需要登錄計(jì)算集群將結(jié)果文件下載到本地計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的手動處理和分析，從而獲取材料的物理化學(xué)性質(zhì)。當(dāng)用戶對第一性原理計(jì)算結(jié)果文件進(jìn)行處理時，需要手動地登陸、下載計(jì)算結(jié)果，然后從相關(guān)計(jì)算結(jié)果文件中將自己感興趣的物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，如能帶、態(tài)密度、彈性常數(shù)或介電常數(shù)等提取出來，或者從相關(guān)計(jì)算結(jié)果文件中提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，將關(guān)鍵數(shù)據(jù)提取出來后再通過公式推演計(jì)算得到材料物化性質(zhì)數(shù)據(jù)。對于涉及多次第一性原理計(jì)算才能獲得的物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，如狀態(tài)方程以及擴(kuò)散系數(shù)等，獲取過程將變得十分復(fù)雜。同時，不少用戶進(jìn)行完第一性原理計(jì)算和數(shù)據(jù)分析后，這些數(shù)據(jù)便被遺棄在用戶的本地計(jì)算機(jī)中，不僅無法重復(fù)利用，而且容易丟失。目前缺乏自動化和規(guī)范化的材料計(jì)算數(shù)據(jù)處理方法和系統(tǒng)。因此，亟需一種自動采集并處理第一性原理計(jì)算數(shù)據(jù)及結(jié)果的方法和系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)材料更多物理化學(xué)性質(zhì)的快速獲取，集中管理和用戶共享等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高通量材料計(jì)算數(shù)據(jù)自動采集和加工方法及系統(tǒng)，以快速獲取目標(biāo)材料物理化學(xué)性質(zhì)并自動存儲

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種高通量材料計(jì)算數(shù)據(jù)自動采集和加工方法及系統(tǒng)，包括以下步驟：

步驟1，構(gòu)建第一性原理的計(jì)算流程，所述計(jì)算流程包括目標(biāo)材料晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的獲取過程、第一性原理計(jì)算作業(yè)提交過程、第一性原理計(jì)算數(shù)據(jù)自動采集過程和第一性原理計(jì)算數(shù)據(jù)的規(guī)范化加工過程；

步驟2，根據(jù)所述計(jì)算流程，圍繞目標(biāo)材料的大量晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，對每一個所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行第一性原理計(jì)算的作業(yè)提交，在獲取第一性原理計(jì)算結(jié)果后，判斷第一性原理計(jì)算結(jié)果中數(shù)據(jù)的來源，當(dāng)所述數(shù)據(jù)來源為來自單個所述計(jì)算過程時，執(zhí)行規(guī)范化加工步驟3，當(dāng)所述數(shù)據(jù)來源為來自多個所述計(jì)算過程時，執(zhí)行規(guī)范化加工步驟4；

步驟3，從所述第一性原理計(jì)算結(jié)果中提取得到材料的基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步分析和規(guī)范化加工，得到更多的材料基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)；

步驟4，匯集多個所述計(jì)算過程得到的第一性原理計(jì)算結(jié)果，調(diào)用預(yù)存的程序?qū)R集結(jié)果進(jìn)行分析和處理，得到材料的基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步分析和規(guī)范化加工，得到更多的材料基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)。

需要說明的是，所述計(jì)算過程包括7大基元計(jì)算，具體為：結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算、基態(tài)能量計(jì)算、能帶計(jì)算、態(tài)密度計(jì)算、彈性常數(shù)計(jì)算、磁學(xué)性質(zhì)計(jì)算和介電常數(shù)計(jì)算。

步驟1中，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的計(jì)算流程或用戶自行配置的計(jì)算流程，對所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行上述7大基元計(jì)算中的任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)的單次計(jì)算，具體的計(jì)算流程可以根據(jù)用戶的需求隨意搭配，例如，針對介電常數(shù)計(jì)算，用戶可以選擇結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算、基態(tài)能量計(jì)算和介電常數(shù)計(jì)算作為一個計(jì)算流程。

上述7大基元的計(jì)算流程可根據(jù)用戶的使用需求隨意組合搭配，并不對本發(fā)明構(gòu)成限制。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的一種高通量材料計(jì)算數(shù)據(jù)自動采集和加工方法及系統(tǒng)，通過對某材料大批量第一性原理計(jì)算結(jié)果的自動采集、規(guī)范化加工得到材料更多的物理化學(xué)性質(zhì)、以及對所述物理化學(xué)性質(zhì)的實(shí)時自動地存儲，實(shí)現(xiàn)了對材料物化性質(zhì)的快速自動獲取和不同用戶的材料計(jì)算性質(zhì)數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理，減少了計(jì)算數(shù)據(jù)的丟失，提高了第一性原理計(jì)算數(shù)據(jù)的復(fù)用率，實(shí)現(xiàn)了材料計(jì)算數(shù)據(jù)的共享，幫助加快新材料研發(fā)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步地，步驟3具體包括：

步驟3.1，從所述第一性原理計(jì)算結(jié)果中提取得到材料基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，將所述材料基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)作為第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)時保存，并判斷所述材料基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)是否能被進(jìn)一步計(jì)算推導(dǎo)得到更多物化性質(zhì)，如果能，則執(zhí)行步驟3.2；

步驟3.2，從預(yù)設(shè)的物化性質(zhì)算法庫中選擇與待推導(dǎo)物化性質(zhì)相匹配的算法，對所述物化性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算推導(dǎo)，得到第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)；

步驟4具體包括：

步驟4.1，匯集多個所述計(jì)算過程得到的第一性原理計(jì)算結(jié)果，并調(diào)用預(yù)存的程序進(jìn)行分析和處理，得到材料的基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，作為第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)時保存；

步驟4.2，判斷所述基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)是否能被進(jìn)一步計(jì)算推導(dǎo)得到更多物化性質(zhì)，如果能，則執(zhí)行步驟4.3；

步驟4.3，從預(yù)設(shè)的物化性質(zhì)算法庫中選擇與待推導(dǎo)物化性質(zhì)相匹配的物化性質(zhì)算法，對所述物化性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算推導(dǎo)，得到第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，在步驟2中，得到所述第一性原理計(jì)算結(jié)果的方法還包括：獲取用戶直接輸入的第一性原理計(jì)算結(jié)果；

當(dāng)所述第一性原理計(jì)算結(jié)果為用戶直接輸入時，還包括：

步驟5，對所述第一性原理計(jì)算結(jié)果進(jìn)行解析，判斷第一性原理計(jì)算結(jié)果中數(shù)據(jù)的來源；

步驟6，對所述計(jì)算流程中所述分析過程中數(shù)據(jù)來源的個數(shù)進(jìn)行識別和判斷，當(dāng)所述數(shù)據(jù)來源為來自單個所述計(jì)算過程時，執(zhí)行步驟3，當(dāng)所述數(shù)據(jù)來源為來自多個所述計(jì)算過程時，執(zhí)行步驟4。

進(jìn)一步地，所述自動采集和加工方法還包括：

步驟7，計(jì)算結(jié)束后，通過無模式存儲的方法，以文檔集形式存儲所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)和所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，分別將所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲在結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文檔集中，將所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)和所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)存儲在計(jì)算數(shù)據(jù)文檔集中；

步驟8，分別對所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)和所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到分析結(jié)果并輸出。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過計(jì)算能夠得到更多往往通過實(shí)驗(yàn)難以獲取的材料物理化學(xué)性質(zhì)。

進(jìn)一步地，在將所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)存儲在文檔集之前，還包括對所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行識別判斷的步驟：

當(dāng)所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)為單值數(shù)據(jù)時，將所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)以數(shù)值的形式存儲在所述文檔集中；

或，當(dāng)所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)為多值數(shù)據(jù)時，將所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)以數(shù)值組的形式存儲在所述文檔集中；

或，當(dāng)所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)為文件數(shù)據(jù)時，將所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)的文件路徑存儲在所述文檔集中；

或，當(dāng)所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)為復(fù)雜數(shù)據(jù)時，將所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)以內(nèi)嵌文檔的形式存儲在所述文檔集中。

需要說明的是，復(fù)雜數(shù)據(jù)指的是多維數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)在某個維度下有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，或某個維度下有數(shù)據(jù)類型、長度的動態(tài)變化。

其中，以文檔集形式存儲的所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)均為大量數(shù)據(jù)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過將晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和物化性質(zhì)數(shù)據(jù)分類存儲，能夠使材料數(shù)據(jù)更易被檢索和查詢，更易于數(shù)據(jù)的可視化，并以更好的方式呈現(xiàn)給用戶，同時方便對材料計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的另一種技術(shù)方案如下：

自動采集和加工一種高通量材料計(jì)算數(shù)據(jù)自動采集和加工系統(tǒng)，包括：

判斷模塊，用于判斷所述分析過程中數(shù)據(jù)來源，當(dāng)所述數(shù)據(jù)來源為來自單個所述計(jì)算過程時，調(diào)用第一分類模塊，當(dāng)所述數(shù)據(jù)來源為來自多個所述計(jì)算過程時，調(diào)用第二分類模塊；

第一分類模塊，用于從所述第一性原理計(jì)算結(jié)果中提取得到材料的基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，并對所述基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和處理；

第二分類模塊，用于匯集多個所述計(jì)算過程得到的第一性原理計(jì)算結(jié)果，調(diào)用預(yù)存的程序匯集進(jìn)行分析和處理，得到更多材料物理化學(xué)性質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述第一分類模塊具體包括：

第一判斷單元，用于從所述第一性原理計(jì)算結(jié)果中提取得到材料基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，將所述材料基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)作為第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)時保存，并判斷所述材料基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)是否能被進(jìn)一步計(jì)算推導(dǎo)，如果能，則調(diào)用第一計(jì)算單元；

第一計(jì)算單元，用于從預(yù)設(shè)的物化性質(zhì)算法中選擇與待推導(dǎo)物理化學(xué)性質(zhì)對應(yīng)的物化性質(zhì)算法，對所述物化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算推導(dǎo)，得到第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)；

所述第二分類模塊具體包括：

收集處理單元，用于匯集多個所述計(jì)算過程得到的第一性原理計(jì)算結(jié)果，并調(diào)用預(yù)存的程序進(jìn)行分析和處理，得到材料的基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)；

第二判斷單元，用于將所述材料的基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)作為第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)時保存，并判斷所述基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)是否能被進(jìn)一步計(jì)算推導(dǎo)，如果能，則調(diào)用第二計(jì)算單元；

第二計(jì)算單元，用于從預(yù)設(shè)的物化性質(zhì)算法庫中選擇與待推導(dǎo)物理化學(xué)性質(zhì)對應(yīng)物化性質(zhì)算法，對所述物化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算推導(dǎo)，得到第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述處理模塊還用于：獲取用戶直接輸入的第一性原理計(jì)算結(jié)果；

所述判斷模塊還用于：對所述第一性原理計(jì)算結(jié)果進(jìn)行解析，判斷數(shù)據(jù)來源，當(dāng)所述數(shù)據(jù)來源為來自單個所述計(jì)算過程時，調(diào)用第一分類模塊，當(dāng)所述數(shù)據(jù)來源為來自多個所述計(jì)算過程時，調(diào)用第二分類模塊。

進(jìn)一步地，所述自動采集和加工系統(tǒng)還包括：

數(shù)據(jù)庫，用于當(dāng)計(jì)算結(jié)束后，通過無模式存儲的方法，以文檔集形式存儲所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)和所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，分別將所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲在結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文檔集中，將所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)和所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)存儲在計(jì)算數(shù)據(jù)文檔集中；

分析模塊，用于分別對所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)和所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到分析結(jié)果并輸出。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)庫具體包括：

識別判斷單元，用于對所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行識別判斷；

分類存入單元，用于當(dāng)所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)為單值數(shù)據(jù)時，將所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)以數(shù)值的形式存儲在所述文檔集中；

或，當(dāng)所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)為多值數(shù)據(jù)時，將所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)以數(shù)值組的形式存儲在所述文檔集中；

或，當(dāng)所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)為文件數(shù)據(jù)時，將所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)的文件路徑存儲在所述文檔集中；

或，當(dāng)所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)為復(fù)雜數(shù)據(jù)時，將所述晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、所述第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、所述第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或所述第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)以內(nèi)嵌文檔的形式存儲在所述文檔集中。

本發(fā)明附加的方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明實(shí)踐了解到。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高通量材料計(jì)算數(shù)據(jù)自動采集和加工方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種計(jì)算石墨烯材料介電常數(shù)并自動采集和加工計(jì)算數(shù)據(jù)的方法流程圖；

圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種計(jì)算金屬釔熱力學(xué)性質(zhì)并自動采集和加工計(jì)算數(shù)據(jù)的方法流程圖；

圖4為金屬釔的摩爾吉布斯自由能g與sgte標(biāo)準(zhǔn)純物質(zhì)熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫中計(jì)算結(jié)果的比較圖；

圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種高通量材料計(jì)算數(shù)據(jù)自動采集和加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖；

圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種數(shù)據(jù)來源為單個計(jì)算過程時的計(jì)算流程示意圖；

圖7為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種數(shù)據(jù)來源為多個計(jì)算過程時的計(jì)算流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高通量材料計(jì)算數(shù)據(jù)自動采集和加工方法的流程示意圖，該方法包括：

s101，構(gòu)建第一性原理的計(jì)算流程，計(jì)算流程包括目標(biāo)材料晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的獲取過程、第一性原理計(jì)算作業(yè)提交過程、第一性原理計(jì)算數(shù)據(jù)自動采集過程和第一性原理計(jì)算數(shù)據(jù)的規(guī)范化加工過程；

s102，根據(jù)計(jì)算流程，圍繞目標(biāo)材料的大量晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，對每一個晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行第一性原理計(jì)算的作業(yè)提交；

s103，在第一性原理計(jì)算完成后，自動采集計(jì)算結(jié)果；

s104，在獲取第一性原理計(jì)算結(jié)果后，判斷第一性原理計(jì)算結(jié)果中數(shù)據(jù)的來源，當(dāng)數(shù)據(jù)來源為來自單個計(jì)算過程時，執(zhí)行規(guī)范化加工s105，當(dāng)數(shù)據(jù)來源為來自多個計(jì)算過程時，執(zhí)行規(guī)范化加工s106；

s105，從第一性原理計(jì)算結(jié)果中提取得到材料的基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步分析和規(guī)范化加工，得到更多的材料基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)；

s106，匯集多個計(jì)算過程得到的第一性原理計(jì)算結(jié)果，調(diào)用預(yù)存的程序?qū)R集結(jié)果進(jìn)行分析和處理，得到材料的基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步分析和規(guī)范化加工，得到更多的材料基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)。

上述實(shí)施例提供的一種高通量材料計(jì)算數(shù)據(jù)自動采集和加工方法，通過計(jì)算某材料的物理化學(xué)性質(zhì)所涉及的第一性原理計(jì)算的次數(shù)進(jìn)行識別和判斷，分別對材料進(jìn)行第一性原理計(jì)算，并分別采集計(jì)算結(jié)果并處理，實(shí)現(xiàn)了對大量第一性原理計(jì)算的材料計(jì)算數(shù)據(jù)的高通量自動采集和規(guī)范化處理加工，最終得到材料的物理化學(xué)性質(zhì)，并實(shí)時自動地存儲。本發(fā)明能夠快速地對大量的不同來源，不同用戶的第一性原理計(jì)算數(shù)據(jù)以自動流程方式規(guī)范化處理，從而得到材料的物理化學(xué)性質(zhì)，保存并共享，幫助新材料研發(fā)。

如圖2所示，為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種計(jì)算石墨烯材料介電常數(shù)并自動采集和加工計(jì)算數(shù)據(jù)的方法流程圖，通過高通量集成計(jì)算平臺系統(tǒng)計(jì)算石墨烯材料的介電常數(shù)，包括以下步驟：

s201，用戶選取預(yù)先設(shè)計(jì)好的計(jì)算介電常數(shù)的流程，其中，計(jì)算流程依次包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化、基態(tài)能量計(jì)算和介電常數(shù)計(jì)算。

s202，獲取石墨烯材料的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，對石墨烯材料開展介電常數(shù)計(jì)算。石墨烯材料的結(jié)構(gòu)為2個碳原子的密排六方結(jié)構(gòu)。

s203，判斷得知該計(jì)算過程中，沒有數(shù)據(jù)的匯集處理，即對于數(shù)據(jù)的分析過程來說，其數(shù)據(jù)來源是單一的，是依次經(jīng)過了結(jié)構(gòu)優(yōu)化、基態(tài)能量計(jì)算和介電常數(shù)計(jì)算這三個過程，而不是分別來自于兩個計(jì)算過程的。

s204，用戶分別設(shè)置結(jié)構(gòu)優(yōu)化、基態(tài)能量計(jì)算和介電常數(shù)計(jì)算的計(jì)算參數(shù)，并開始計(jì)算。

s205，上述三個第一原理基元計(jì)算結(jié)束后，得到計(jì)算結(jié)果文件。

s206，提取計(jì)算結(jié)果文件中的介電常數(shù)。介電常數(shù)以多維數(shù)組的方式呈現(xiàn)(包括xx，yy，zz，xy，yz，zx方向)，系統(tǒng)抽取石墨烯的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和介電函數(shù)在各個方向(包括xx，yy，zz，xy，yz，zx方向)的分量數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。其中，晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)以多值數(shù)據(jù)的形式，存入到數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)文檔集中，介電常數(shù)通過其6個介電函數(shù)分量呈現(xiàn)，以多維數(shù)組的形式存入到計(jì)算數(shù)據(jù)文檔集中。

s207，判斷介電常數(shù)是否可以進(jìn)一步計(jì)算推導(dǎo)得到其他的物化性質(zhì)數(shù)據(jù)。由于通過介電常數(shù)還可計(jì)算光學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)，包括折射率、能量損失譜、消光系數(shù)、吸收系數(shù)、反射率和光電導(dǎo)率等，所以判斷結(jié)果為是，執(zhí)行s208。

s208，系統(tǒng)調(diào)用預(yù)存在物化性質(zhì)數(shù)據(jù)推導(dǎo)算法庫中的相關(guān)算法，根據(jù)介電常數(shù)和相關(guān)算法，推導(dǎo)計(jì)算出石墨烯材料的折射率、能量損失譜、消光系數(shù)、吸收系數(shù)、反射率和光電導(dǎo)率。

s209，系統(tǒng)將這些推導(dǎo)得到的光學(xué)性質(zhì)按其相應(yīng)的形式存入材料數(shù)據(jù)庫的計(jì)算數(shù)據(jù)文檔集中。例如，折射率為單值數(shù)據(jù)，就將折射率以單值數(shù)據(jù)的形式存入到計(jì)算數(shù)據(jù)文檔集中。

s210，對基元計(jì)算的直接結(jié)果(介電常數(shù))進(jìn)行評估。聯(lián)網(wǎng)查找介電常數(shù)的相關(guān)參考文獻(xiàn)，根據(jù)參考文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)來進(jìn)行可靠性評估。例如，分別求解6組數(shù)據(jù)的均方誤差，將均方誤差的大小與參考文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，判斷介電常數(shù)計(jì)算的可靠性。其中，對于參考文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)的提取，可以通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)，也可以通過人工提取，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對介電常數(shù)的可靠性進(jìn)行評估。

s211，對推導(dǎo)得到的物化性質(zhì)(光學(xué)性質(zhì))進(jìn)行評估。對于推導(dǎo)得到的光學(xué)性質(zhì)，首先使用參考文獻(xiàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)通過均方誤差來評估，如果沒有相關(guān)光學(xué)性質(zhì)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，再基于介電常數(shù)的可靠性對光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行可靠性評估。

如圖3所示，為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種計(jì)算金屬釔熱力學(xué)性質(zhì)并自動采集和加工計(jì)算數(shù)據(jù)的方法流程圖，通過高通量集成計(jì)算平臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)聲子譜計(jì)算流程，開展聲子譜自動流程計(jì)算，自動采集得到聲子譜數(shù)據(jù)、聲子態(tài)密度數(shù)據(jù)以及含溫度效應(yīng)的熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)，具體包括以下步驟：

s301，構(gòu)建第一性原理的計(jì)算流程，獲取用戶上傳的金屬釔的初始晶體結(jié)構(gòu)。

s302，選擇結(jié)構(gòu)優(yōu)化第一性原理基元計(jì)算，對初始晶體結(jié)構(gòu)開展晶胞弛豫計(jì)算，獲得最優(yōu)的晶體結(jié)構(gòu)。

s303，選擇基態(tài)能量計(jì)算第一性原理基元計(jì)算，對優(yōu)化后的晶體結(jié)構(gòu)開展能量計(jì)算，得到基態(tài)能量計(jì)算結(jié)果。

s304，直接從基態(tài)能量計(jì)算結(jié)果中抽取基態(tài)總能e0，調(diào)用物化性質(zhì)計(jì)算工具箱，計(jì)算電子熱激發(fā)對熱力學(xué)性質(zhì)的貢獻(xiàn)fel。

s305，調(diào)用建模工具箱，改變金屬釔的晶胞體積，包括2個正應(yīng)變體積、2個負(fù)應(yīng)變體積和1個原始體積，共計(jì)生成5個變形結(jié)構(gòu)。

s306，選擇基態(tài)能量計(jì)算第一性原理基元計(jì)算，分別對5個變形后的晶體結(jié)構(gòu)開展基態(tài)能量計(jì)算，得到5個變形后的晶體結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果。本步驟中，基態(tài)能量計(jì)算共產(chǎn)生5個計(jì)算任務(wù)。

s307，分別5個變形后的晶體結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果中直接抽取基態(tài)總能和原子作用力，并進(jìn)行匯總。

s308，調(diào)用建模工具箱，根據(jù)匯總的5個計(jì)算結(jié)果中抽取得到的基態(tài)總能和原子作用力，產(chǎn)生10個改變原子位置的擾動結(jié)構(gòu)。

s309，選擇基態(tài)計(jì)算第一性原理基元計(jì)算，對10個擾動結(jié)構(gòu)開展能量計(jì)算，得到10個擾動結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果。本步驟中，基態(tài)能量計(jì)算共產(chǎn)生10個計(jì)算任務(wù)。

s310，分別從10個擾動結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果中直接抽取基態(tài)總能和原子作用力，并進(jìn)行匯總。

s311，調(diào)用物化性質(zhì)計(jì)算工具箱，根據(jù)從10個擾動結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果中抽取得到的基態(tài)總能和原子作用力，計(jì)算晶格振動對熱力學(xué)性質(zhì)的貢獻(xiàn)fph、聲子譜和聲子態(tài)密度。

s312，匯總步驟s304中的e0、fel，以及步驟s311中的fph，調(diào)用物化性質(zhì)計(jì)算工具箱，計(jì)算金屬釔的熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)，包括：g、h、s和cp等，其種，g為吉布斯自由能，h為焓，s為熵，cp為定壓比熱容。

s313，將聲子譜數(shù)據(jù)和聲子態(tài)密度數(shù)據(jù)、熱力學(xué)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)自動寫入數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲。

s314，對熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。將金屬釔的摩爾吉布斯自由能g與sgte標(biāo)準(zhǔn)純物質(zhì)熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果見圖4，由圖4可知，金屬釔的摩爾吉布斯自由能gcalc與sgte數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)吻合度高，說明計(jì)算結(jié)果可靠。

s315，對統(tǒng)計(jì)誤差進(jìn)行分析。例如，可以采用以下公式：

其中，gcalc為基于步驟s312得到的第一性原理計(jì)算后抽取的熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)，gsgte為sgte標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)，n為用于對比分析的sgte數(shù)據(jù)數(shù)量。本實(shí)施例中計(jì)算數(shù)據(jù)與sgte數(shù)據(jù)的均方誤差值為0.0005742，誤差在允許范圍內(nèi)，說明計(jì)算結(jié)果可靠。

s316，輸出金屬釔的熱力學(xué)性質(zhì)和分析結(jié)果。例如，可以將金屬釔的熱力學(xué)性質(zhì)和分析結(jié)果通過無線通信的方式發(fā)送到預(yù)先設(shè)置的手機(jī)等終端上。

如圖5所示，為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種高通量材料計(jì)算數(shù)據(jù)自動采集和加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖，該系統(tǒng)包括：

判斷模塊530，用于判斷分析過程中數(shù)據(jù)來源，當(dāng)數(shù)據(jù)來源為來自單個計(jì)算過程時，調(diào)用第一分類模塊530，當(dāng)數(shù)據(jù)來源為來自多個計(jì)算過程時，調(diào)用第二分類模塊540；

第一分類模塊540，用于從第一性原理計(jì)算結(jié)果中提取得到材料的基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，并對基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和處理；

第二分類模塊550，用于匯集多個計(jì)算過程得到的第一性原理計(jì)算結(jié)果，調(diào)用預(yù)存的程序匯集進(jìn)行分析和處理，得到更多材料物理化學(xué)性質(zhì)，從第二計(jì)算結(jié)果中提取得到第二物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，并對物化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和處理。

進(jìn)一步地，第一分類模塊540具體包括：

第一判斷單元541，用于從第一性原理計(jì)算結(jié)果中提取得到材料基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，將材料基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)作為第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)時保存，并判斷材料基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)是否能被進(jìn)一步計(jì)算推導(dǎo)，如果能，則調(diào)用第一計(jì)算單元542；

第一計(jì)算單元542，用于從預(yù)設(shè)的物化性質(zhì)算法中選擇與待推導(dǎo)物理化學(xué)性質(zhì)對應(yīng)的物化性質(zhì)算法，對物化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算推導(dǎo)，得到第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)；

第二分類模塊550具體包括：

收集處理單元551，用于匯集多個計(jì)算過程得到的第一性原理計(jì)算結(jié)果，并調(diào)用預(yù)存的程序進(jìn)行分析和處理，得到材料的基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)；

第二判斷單元552，用于將材料的基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)作為第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)時保存，并判斷基本物化性質(zhì)數(shù)據(jù)是否能被進(jìn)一步計(jì)算推導(dǎo)，如果能，則調(diào)用第二計(jì)算單元553；

第二計(jì)算單元553，用于從預(yù)設(shè)的物化性質(zhì)算法庫中選擇與待推導(dǎo)物理化學(xué)性質(zhì)對應(yīng)物化性質(zhì)算法，對物化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算推導(dǎo)，得到第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，處理模塊520還用于：獲取用戶直接輸入的第一性原理計(jì)算結(jié)果；

判斷模塊530還用于：對第一性原理計(jì)算結(jié)果進(jìn)行解析，判斷數(shù)據(jù)來源，當(dāng)數(shù)據(jù)來源為來自單個計(jì)算過程時，調(diào)用第一分類模塊540，當(dāng)數(shù)據(jù)來源為來自多個計(jì)算過程時，調(diào)用第二分類模塊550。

進(jìn)一步地，自動采集和加工系統(tǒng)還包括：

數(shù)據(jù)庫560，用于當(dāng)計(jì)算結(jié)束后，通過無模式存儲的方法，以文檔集形式存儲晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)和第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)，分別將晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲在結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文檔集中，將第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)和第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)存儲在計(jì)算數(shù)據(jù)文檔集中；

分析模塊570，用于分別對第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)和第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到分析結(jié)果并輸出。

進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)庫560具體包括：

識別判斷單元561，用于對晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行識別判斷；

分類存入單元562，用于當(dāng)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)為單值數(shù)據(jù)時，將晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)以數(shù)值的形式存儲在文檔集中；

或，當(dāng)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)為多值數(shù)據(jù)時，將晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)以數(shù)值組的形式存儲在文檔集中；

或，當(dāng)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)為文件數(shù)據(jù)時，將晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)的文件路徑存儲在文檔集中；

或，當(dāng)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)為復(fù)雜數(shù)據(jù)時，將晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、第一類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第二類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)、第三類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)或第四類物化性質(zhì)數(shù)據(jù)以內(nèi)嵌文檔的形式存儲在文檔集中。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為了描述的方便和簡潔，上述描述的裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

在另一實(shí)施例中，如圖6所示，給出一種數(shù)據(jù)來源為單個計(jì)算過程時的計(jì)算流程示意圖，圖中，分析過程605處理的數(shù)據(jù)都來源于計(jì)算過程604。

如圖7所示，給出一種數(shù)據(jù)來源為多個計(jì)算過程時的計(jì)算流程示意圖，分析過程705處理的數(shù)據(jù)分別來源于計(jì)算過程703和計(jì)算過程704，也就是說，在分析過程705中，有一個對來自計(jì)算過程703和計(jì)算過程704匯集的處理過程。

在本申請所提供的幾個實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的系統(tǒng)實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，模塊的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個模塊或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另外，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或連接可以是通過一些接口、裝置或單元的間接耦合或連接，或其它的形式耦合或連接。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。