热物性是材料的基本属性之一,贯穿于能源生产、建筑节能、电力电子、先进制造、生物化工、航空航天等国家重要行业。伴随着这些领域的快速蓬勃发展,热物性数据也日趋冗杂,解决热物性数据的存取、甄别、分析、安全等各方面问题面临严重挑战。
在信息技术快速发展的时代,大数据密切关联机器学习技术,利用电脑以另一种逻辑切入数据管理和数据发掘,推动新型科学研究模式,作为传统人脑科研思维的有益补充。而热物性关系到国家重要战略领域,热物性研究目前无法与信息时代接轨。因此,基于上海第二工业大学高水平地方高校建设项目,以我校材料科学与工程学科为基础,建立了面向低碳和热控技术、覆盖热物性数据处理全生命周期、内涵丰富、结构合理的综合数据存储、分析及服务的热物性大数据中心平台。通过建设,热物性大数据中心可以实现以下功能:
1)省时简便:通过机器学习得到的数据相关性分析直接推进热物性研究,相比较于传统的热物性实验和理论研究,具有更省时和简便的特点;
2)高效信息共享:充分共享海量体系的热物性大数据,有利于打破信息孤岛,具有重要的工业应用和科学研究价值;
3)数据可信:大数据分析,排除单次测量的误差,结果可靠,有效避免了传统理论和实验研究得到的数据由于实验条件、误差、人为等各类原因导致的分散;
4)预测新热物性设计新材料:通过机器学习,了解数据之间的关联性,预测新的热物性、设计新材料体系,提高新奇热物性发现及新材料体系开发的速度;
5)用户友好及智能推送:热物性大数据平台开发用户友好型客户端,基于用户操作进行机器学习,优化用户界面及智能推送最新热物性研究进展;
6)数据安全:针对关系国家安全和科研战略的核心关键热物性数据,迫切需要多重技术手段保证其安全性,热物性大数据基于不同用户安全层级分类,以软硬件结合的手段确保关键热物性数据的保密及安全。
除此之外,平台将继续从数据采集、数据存储、数据挖掘、数据安全四个方面开展建设,进而实现构建技术先进、数据全面、功能完善、安全可靠以及用户友好,且覆盖热物性数据处理全生命周期、内涵丰富、结构合理的综合数据存储、分析及服务平台的热物性大数据中心的目标。
通过5年的建设,热物性大数据中心将成为国际领先,支撑低碳和热控技术领域国家重大战略需求,技术先进、数据全面、功能完善、安全可靠以及用户友好,覆盖热物性数据处理全生命周期、内涵丰富、结构合理的综合数据存储、分析及服务平台。利用大数据技术,改善传统热物性数据的局限性,发现新关联、预测新机制;获取极端条件和实际应用工况下,材料的实际热物性参数,包括电子器件(芯片)与设备、新能源汽车、建筑工程等;推进新能源创新和新材料开发,以服务双碳目标的实现。