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大數(shù)據(jù)的概念正在快速普及。目前被公認的是，大數(shù)據(jù)方法有助于政府決策、企業(yè)管理，同樣也能成為科學家的得力工具。有人提出，大數(shù)據(jù)是繼實驗、理論推演、計算機模擬之后，人類獲取知識的“第四范式”。為了研究大數(shù)據(jù)對于材料和制造業(yè)的影響，美國國家科學院（NAS）發(fā)布了《材料研究與開發(fā)中的大數(shù)據(jù)》報告。報告中美國各主要研究機構(gòu)負責人都對大數(shù)據(jù)對材料研發(fā)的影響提出了各自的觀點與看法。

1、橡樹嶺國家實驗室主任Thom Mason：大數(shù)據(jù)中的物理

　　Mason認為，不同學科對于數(shù)據(jù)計算量的需求不同，例如高能物理對數(shù)據(jù)計算量的需求就遠遠大于中子源。盡管如此，數(shù)據(jù)的增長速度還是超過了計算能力的增長速度。橡樹嶺國家實驗室（ORNL）是能源部最大的科學和能源實驗室，而材料科學幾乎滲透了ORNL所有的研究領(lǐng)域。如Titan高性能計算系統(tǒng)對物理、生物和化學系統(tǒng)進行了建模與仿真，每天的數(shù)據(jù)處理量是極其龐大的。

　　除了科學研究之外，ORNL還將大數(shù)據(jù)引入了產(chǎn)業(yè)應用領(lǐng)域。例如為了追求更高燃料效率，ORNL與通用汽車合作開發(fā)的新型熱電材料；與BMI合作開發(fā)的新型組件以降低重型卡車的燃料效率；與波音公司合作開發(fā)的運輸機設計和開發(fā)計算模型等。

　　大數(shù)據(jù)在ORNL的制造業(yè)示范設施（Manufacturing Demonstration Facility）中的應用。以發(fā)動機渦輪葉片增材制造為例，ORNL與其產(chǎn)業(yè)合作伙伴莫利斯公司（Morris Technologies）合作，利用中子散射測試原子間距，更好地理解殘余應力與激光增材制造工藝之間的關(guān)系。又如快速敏捷制造，ORNL與Local Motors合作，利用眾包（Crowdsourcing）來為設計汽車。該項目的重點在于新材料開發(fā)和增材制造。目前已經(jīng)實現(xiàn)利用增材和減材制造技術(shù)，制造了大型（超過20 m）碳增強聚合物。

2、空軍研究實驗室集成計算材料科學與工程主任Charles Ward：材料基因組計劃與大數(shù)據(jù)

　　Ward認為，材料產(chǎn)業(yè)擁有全球最好的材料數(shù)據(jù)庫。以通用電氣航空集團開發(fā)的R65合金為例，以數(shù)據(jù)驅(qū)動的材料開發(fā)，可節(jié)省時間和成本50%。

　　Ward并以晶體學開發(fā)數(shù)據(jù)庫（CrystallographicOpen Database）等為例說明了材料數(shù)據(jù)庫的進展情況。晶體學開發(fā)數(shù)據(jù)庫存儲了超過25萬種化合物和礦物。國際晶體學聯(lián)合會（International Union of Crystallography）通過期刊得到了數(shù)據(jù)授權(quán)，Crystmet數(shù)據(jù)庫擁有15萬種金屬以及金屬間化合物結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，劍橋結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（Cambridge Structural Database）則擁有70萬種有機物和金屬有機物結(jié)構(gòu)，以及10萬種大分子結(jié)構(gòu)。

　　Ward認為，材料數(shù)據(jù)主要面臨如下挑戰(zhàn)：①材料應用范圍極廣，但是沒有政府資助的機構(gòu)主導材料研究和開發(fā)活動；②材料具有幾乎無限的設計可變性，但幾乎沒有參考數(shù)據(jù)集，使得標準化數(shù)據(jù)描述方面非常困難；③許多技術(shù)領(lǐng)域都涉及到材料研究與應用，但是相關(guān)詞匯表不統(tǒng)一；④知識產(chǎn)權(quán)保護使得數(shù)據(jù)分享非常困難；⑤材料對于經(jīng)濟和國家安全至關(guān)重要，經(jīng)常面臨出口保護。

3、通用電氣全球研究中心服務技術(shù)主管Rusty Irving：集成計算材料工程網(wǎng)絡（ICME-Net ）的開發(fā)

　　據(jù)Irving 介紹，集成計算材料工程（ICME-Net）網(wǎng)絡是通用電氣與MIT合作開發(fā)的一個項目。

　　建設ICME-Net 的主要目的包括：

　?、偈沟锰幱诓煌锢砜臻g的研究人員能夠針對ICME 技術(shù)進行合作開發(fā)、測試、和示范；

　?、谕ㄟ^材料工程模型和工藝“市場”推動技術(shù)的傳播；

　　③推動ICME大型、復雜的模擬仿真建設；

　?、芪途S持ICME研究團體；

　?、萏峁﹥煞N模式（包括開源和保留知識產(chǎn)權(quán)）的技術(shù)及最佳實踐的獲取機會。

　　目前項目已經(jīng)進入了第二期，GE/MIT合作開發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)平臺技術(shù)正在為ICME-Net開發(fā)創(chuàng)新框架。

4、加州大學洛杉磯分校首席技術(shù)官Jim Davis：智能制造業(yè)的實時數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)、信息及活動

　　據(jù)Davis介紹，2006年成立的智能制造業(yè)領(lǐng)導聯(lián)盟（Smart ManufacturingLeadership Coalition，SMLC）利用產(chǎn)業(yè)驅(qū)動戰(zhàn)略使得制造企業(yè)獲取了更多信息。目前SMLC最關(guān)注的問題就是應用。制造企業(yè)普遍希望共享的是服務或應用，而非專有數(shù)據(jù)。作為UCLA的首席技術(shù)官，Davis與企業(yè)接觸過程中發(fā)現(xiàn)企業(yè)關(guān)注的重點在于智能制造、信息物理系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)。在與信息技術(shù)企業(yè)接觸過程中發(fā)現(xiàn)，這類企業(yè)關(guān)注的重點在于資源規(guī)劃、大數(shù)據(jù)、云計算和移動通信等。隨后Davis列舉了包括Praxair智能制造系統(tǒng)及通用動力智能制造系統(tǒng)等案例說明了大數(shù)據(jù)在智能制造系統(tǒng)中的作用。

　　Davis認為智能制造系統(tǒng)的基礎是測試床方法。SMLC面臨的主要問題包括：智能機器的操作、高保真建模、動態(tài)決策、企業(yè)和供應鏈決策、設計及計劃等。而這所有的一切都屬于數(shù)據(jù)密集型的，需要一個框架來有效管理這些數(shù)據(jù)。

　　Davis認為，智能制造的智能主要有以下特征：應用程序可以共享數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以共享應用程序，應用程序可以互相連接以執(zhí)行同行業(yè)企業(yè)的行為和觀點；通過結(jié)構(gòu)化的自適應、自治來規(guī)范化決策的工作流程；全供應鏈中可操作的數(shù)據(jù)、信任和透明性；在線實時的材料、產(chǎn)品和活動的認證；在線實時的多維度（包括商業(yè)、運營、供應鏈、消費者、維護、能源等）性能及適應措施；跨企業(yè)的數(shù)據(jù)操作以提高性能；制造業(yè)設計模型的改進等。

5、DARPA技術(shù)顧問Jesse Margiotta：開放式制造業(yè)集成計算材料工程開發(fā)的數(shù)據(jù)需求

 美國國防部高級研究計劃局（DARPA）開放式制造業(yè)計劃的指導思想主要包括：在早期開發(fā)過程中識別關(guān)鍵參數(shù)，變化和限制；減少測試和開發(fā)迭代；預測關(guān)鍵點的概率性能；為新技術(shù)或認證過程建立信心；加速工藝成熟速度和系統(tǒng)化工藝重新評估。

 Margiotta介紹了DARPA與霍尼韋爾航空航天集團等合作伙伴針對粉末床熔融增材制造工藝（特別是直接金屬激光燒結(jié)）快速檢驗項目。一般方法包含以下元素：參數(shù)化的制造工藝；在制造過程中引入新型傳感器；設計ICME技術(shù)將工藝和材料特性關(guān)聯(lián)起來；應用嚴格的模型驗證以研究置信區(qū)間。用這種方式將工藝參數(shù)與成品特定位置的量化特性聯(lián)系起來。

 在談到ICME技術(shù)時，他認為這種技術(shù)利用了工藝-微結(jié)構(gòu)-性能模型對制造工藝進行了模擬仿真。Margiotta指出，目前對制造工藝的模擬仿真所耗費的時間太久了，一般在幾天至一周左右，因此需要進一步開發(fā)相關(guān)工具并進行簡化。

 ICME概念包含如下元素：①密集計算、基于物理的模型以實現(xiàn)對制造工藝的模擬仿真；②工藝模型模擬了激光與粉末床之間的相互作用，包括熱分布及加熱速度等；③微結(jié)構(gòu)模型預測了壓力、晶粒尺寸、應變硬化以及其它變量；④屈服強度預測工具；⑤針對不確定性進行量化，以研究工藝和特性之間的關(guān)系等。

6、美國陸軍研究實驗室材料工程師Wayne Ziegler：材料信息系統(tǒng)

 Ziegler認為材料信息系統(tǒng)的重要性主要包括：①能夠使研發(fā)人員的工作更快捷和智能；②降低材料測試和評估中的重復勞動，大幅降低成本；③阻止了數(shù)據(jù)流失，并且確保新一代材料開發(fā)過程中原始數(shù)據(jù)的可用性；④提升數(shù)據(jù)完整性和質(zhì)量；⑤改進工藝和生產(chǎn)能力；⑥加速應用推廣。

 Ziegler認為成功的數(shù)據(jù)管理計劃利用了系統(tǒng)工程方法，并包括四大要素：數(shù)據(jù)獲取、分析、安置、維護。由于人員流動性及國防預算的變化無常，美國國防部歷來在維護和管理材料及工藝數(shù)據(jù)項目上存在困難。美國航空航天局（NASA）在嚴格的材料數(shù)據(jù)管理方面也擁有悠久的歷史，NASA歷史上的幾大災難也與材料問題有關(guān)。因此美國陸軍研究實驗室（ARL）與NASA合作，利用了NASA的經(jīng)驗和信息技術(shù)基礎設施資源，并總結(jié)了相關(guān)經(jīng)驗教訓。目前對于開發(fā)材料數(shù)據(jù)和管理計劃的主要挑戰(zhàn)在于：缺乏指導、缺乏合適的資源、缺乏具有投資回報的商業(yè)案例、缺乏共識（并非所有公司或機構(gòu)認為應該分享數(shù)據(jù)，并且文化價值取向急需調(diào)整）。

 Ziegler認為，當前目標是建立國防部材料和工藝信息資源。目前國防部的相關(guān)資源為材料選擇和分析工具（Materials Selection and Analysis Tool，MSAT），目前是作為NASA材料和工藝技術(shù)信息系統(tǒng)（Materialsand Processes Technical Information System，MAPTIS）的一個獨立組件存在。目前MSAT項目與DARPA及其主導的開放式制造業(yè)項目保持著緊密的合作。

 Ziegler認為，建立完整的材料信息系統(tǒng)需要進行如下步驟：定義數(shù)據(jù)集、定義數(shù)據(jù)管理模式、開發(fā)數(shù)據(jù)導入摸版、利用模板導入數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、定義用例等。在介紹MSAT時，他指出MSAT在建立之初的目標是利用可用數(shù)據(jù)進行項目或研究決策被稱為選擇和分析工具，因此被稱為選擇和分析工具。因此MSAT在應用、建模、資源管理、工藝審批和改進等方面擁有大量而廣闊的方法。

7、海軍研究辦公室海軍材料部門主任Julie Christodoulou：輕質(zhì)和現(xiàn)代金屬制造業(yè)創(chuàng)新研究所—材料、制造業(yè)及數(shù)據(jù)應用

 Christodoulou在談到LM3II的目標時，強調(diào)在設計和開發(fā)階段之初就將產(chǎn)業(yè)伙伴引入的重要性，而這是ICME的核心需求。未來LM3II項目都將遵照而行，而LM3II正在尋求自給能力，即在未來5年中不再依賴聯(lián)邦政府的投入。所以必須從現(xiàn)在開始尋求轉(zhuǎn)變的機遇，她相信LM3II在不久的將來即將走上正軌。

8、白宮科技政策辦公室科學部生物技術(shù)副主任Stebbins：政策方向

 Stebbins博士是白宮科學數(shù)據(jù)開放和獲取的主要負責人。他指出，從不同科學學科的角度來看，從科學期刊中獲取數(shù)據(jù)很困難，但并非不可能。這是許多歷史原因?qū)е碌模⒎菍嶋H限制，例如數(shù)據(jù)存儲非常方便且成本也不高。實際阻礙數(shù)據(jù)獲取的障礙在于文化價值取向、缺乏數(shù)據(jù)存儲地點、缺乏數(shù)據(jù)標準、缺乏對管理數(shù)據(jù)集的資助等等。白宮已經(jīng)在著手相關(guān)方面的工作：未來在科學期刊發(fā)表的所有文章都必須統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，并且作者擁有恰當?shù)漠a(chǎn)權(quán)。

 Stebbins認為僅僅是做到論文流通還不夠，還必須做到實際數(shù)據(jù)的流通。一篇論文（特別是高能物理方面的論文）可能包含許多作者，個人在論文中提供的貢獻卻不甚明了，而發(fā)布數(shù)據(jù)這種方式可以明晰個人對整體論文的貢獻度。在某些領(lǐng)域，發(fā)布數(shù)據(jù)可能并不可行也沒有用，但在生物學等其他領(lǐng)域，卻能極大地加快開發(fā)速度。在材料科學領(lǐng)域發(fā)布數(shù)據(jù)的作用如何還有待研究，在鼓勵數(shù)據(jù)發(fā)布之前，必須仔細研究所有潛在的優(yōu)點、不可預料的后果、可能的危害。

 Stebbins指出，因為受到了聯(lián)邦法律的限制，政府在推動數(shù)據(jù)共享方面的影響力不足。舉例來說，拜杜法案就保護了研究人員的研究成果以用于商業(yè)目的。聯(lián)邦政府在推動數(shù)據(jù)共享方面也缺乏經(jīng)驗。

隱石檢測擁有一批在業(yè)內(nèi)取得顯著成就的專業(yè)技術(shù)人員，在行業(yè)內(nèi)有著豐富的檢測經(jīng)驗。秉承著專注、專業(yè)、高效、想客戶所想的理念，公司積極增加項目和完善更先進的測試儀器設備，保障每一個檢測，分析，研發(fā)任務優(yōu)質(zhì)高效的完成。同時通過專業(yè)所長,為全球數(shù)萬家優(yōu)質(zhì)客戶提供最及時的行業(yè)技術(shù)標準信息，和更高精尖的分析檢測解決方案。

　　隱石檢測分別成立了閥門實驗室，腐蝕實驗室，金相實驗室，力學實驗室，無損實驗室，耐候老化實驗室。從事常壓儲罐檢測，鍋爐能效檢測，金屬腐蝕檢測，SSC應力腐蝕檢測，HIC抗氫致開裂檢測，閥門檢測，應力應變檢測，無損探傷檢測，機械設備檢測，金相分析，石墨烯納米材料檢測，水質(zhì)檢測，油品檢測涉及的服務范圍已廣泛覆蓋到鋼鐵材料，有色金屬材料，石油化工設備，通用機械設備，冶金礦石，建筑工程材料、航空航天材料，高鐵船舶材料，汽車用零部件、非金屬材料，電子電工產(chǎn)品等各個領(lǐng)域，并獲得了CMA和CNAS;雙重認可。