Loading article…
統合計算材料工学(ICME) には、マルチスケールのエンジニアリングと設計で使用されるさまざまな材料に関連する実験結果、設計モデル、シミュレーション、およびその他の計算データの統合が含まれます。 ICME の目標達成の中心となっているのは、材料科学とエンジニアリングに関する知識を蓄積、整理、配布し、この情報を幅広く活用、強化、拡張できるようにする Web ベースの共同プラットフォームであるサイバーインフラストラクチャの作成です。
ICMEサイバーインフラストラクチャは、製造、設計、ライフサイクルシミュレーションソフトウェアの広範なネットワークにストレージ、アクセス、および計算機能を提供します。[1]このソフトウェアフレームワーク内では、データがアーカイブされ、検索可能でインタラクティブであり、エンジニアや科学者に、研究、マルチスケールモデリング、シミュレーションの実装、およびより効率的で低コストの製品開発を支援する他の一連の活動で使用するための材料関連情報の膨大なデータベースを提供します。さらに、ICMEサイバーインフラストラクチャは、階層的モデリングアプローチを統合するために必要なプロトコルの開発を含む、アプリケーションコードにアクセスしてリンクする機能を提供することが期待されています。計算効率、モデルの実験的検証、および知的財産の保護に重点を置いたサイバーインフラストラクチャは、1)プロセス-微細構造-特性の関係、2)微細構造/介在物と履歴効果を許容するマルチスケール材料の挙動を正確に予測する構成材料モデルの開発、3)分析データと実験データの共有データベースへのアクセス、および4)材料モデルを統合します。そのため、材料に関する知識のギャップを特定し、新しい材料理論、モデル、シミュレーション ツールの開発を導くことも重要です。このようなコミュニティ ベースの知識基盤により、最終的には、高精度の実験データベースと物理プロセスのモデルを融合する材料情報システムが実現します。
さらに、ICMEサイバーインフラストラクチャのビジョンは、科学および工学コミュニティのニーズに対応し、教育および労働力開発プログラムを強化するための新しい機会を開く人間中心の情報技術（IT）システムの開発と展開を提唱する、国立科学財団（NSF）の21世紀の発見のためのサイバーインフラストラクチャビジョンと互換性があります。NSF指令によると、ICMEサイバーインフラストラクチャなどのITシステムは、高性能コンピューティング施設、データリポジトリ、計算ツールのライブラリなどのツール、サービス、およびその他のネットワークリソースへのアクセスを提供し、行政境界を越えた安全で効率的な全国的または世界的な仮想組織を可能にし、確実にサポートする必要があります。[2]
実装
全米工学アカデミー (NAE) 委員会の National Materials Advisory Board (NMAB) は、ICME サイバーインフラストラクチャという用語について、次のような定義を提案しました。
「統合計算材料工学機能の開発に必要な高度なデータ取得、データとモデルの保存、データとモデルの管理、データとモデルのマイニング、データとモデルの視覚化、およびその他のコンピューティングおよび情報処理サービスをサポートするインターネットベースの共同材料科学およびエンジニアリング研究開発環境。」[3]
NMAB のビジョンによれば、ICME サイバーインフラストラクチャの構成要素は、情報、データ、ツールへのアクセスを提供する個々の Web サイト ( Web ポータル) であり、それぞれが特定の目的のために異なる組織によって構築されています。これらの「構成要素」Web ポータルがリンクされて、ICME サイバーインフラストラクチャ、または ICME「サプライ チェーン」、つまり、確立された、有能で実行可能な一連の組織が形成されます。[4]これらの組織は、ICME サイバーインフラストラクチャのバリュー チェーンの必要な部分を提供します。
- 基礎モデル開発
- ソフトウェアパッケージへのモデル統合
- ソフトウェアツールのメンテナンス
- データベース生成
- アプリケーションエンジニアリング
- 顧客の承認と認証
たとえば、ミシシッピ州立大学は、さまざまなモデル、コード、実験的な構造特性データが利用可能で、議論される ICME サイバーインフラストラクチャを作成しました。研究者は、他のユーザーが使用できるように、独自のモデル、コード、実験データを関連する参考文献とともにアップロードすることが推奨されています。
参照
参考文献
- ^ Allison, John; Backman, Dan; Christodoulou, Leo (2006). 「統合計算材料工学: グローバル材料専門職のための新しいパラダイム」JOM . 58 (11): 25–27. Bibcode :2006JOM....58k..25A. doi :10.1007/s11837-006-0223-5.
- ^ 国立科学財団: 21 世紀の発見のためのサイバーインフラストラクチャビジョン、NSF 07-28 (2007)
- ^ ICME National Academy Report: 統合計算材料工学: 競争力と国家安全保障の向上のための変革分野、The National Academy Press (2008)
- ^ David Furrer、「ICME サプライ チェーンの開発: ICME への道筋、 ICME での実装と維持: 障壁を克服し、先進技術のエンジニアリング実践への移行を効率化する -- 第 12 回 MPMD グローバル イノベーション シンポジウム: 全体会議および 2011 年年次会議および展示会での ICME の統合」(TMS 2011 ホームページ)