一般來說，當(dāng)科學(xué)家因為一個特定目的而尋找新材料時，他們以前必須依賴于所選材料的實驗結(jié)果?，F(xiàn)在，他們知道除此之外還有更好的解決方案。比如半導(dǎo)體是否能為太陽能電池組件提供更高的效率，它們是否比硅片具有更好的靈活性?什么是特殊化學(xué)反應(yīng)的最佳催化劑?又或者如何涂覆表面才能達到最佳的熱保護?

　　為了更容易地找到材料科學(xué)家將來所面臨的典型問題的答案，十一個來自馬克斯·普朗克學(xué)會的研究人員希望通過分析大量的數(shù)據(jù)以更好地利用所提供的機會。為此，他們通過材料科學(xué)的大數(shù)據(jù)驅(qū)動或簡單的BigMax來與MaxNet合作。

　　如果有一天，有可能通過理論就能獲得材料性質(zhì)，那么就可以節(jié)省一些實驗所花費的時間和金錢。而MPG設(shè)施的合作正是朝這個方向前進的。(©Mopic/shutterstock)

　　位于柏林馬克斯·普朗克學(xué)會的弗里茨·哈伯研究所主任MatthiasScheffler說：“到目前為止，已知的無機材料大約有240,000種無機材料，但是我們已經(jīng)了解材料性質(zhì)的卻只有不到100種?！盨cheffler是馬克斯·普朗克學(xué)會中材料科學(xué)跨數(shù)據(jù)驅(qū)動的跨機構(gòu)聯(lián)盟MaxNet的共同發(fā)起人。BigMax的宣傳目標(biāo)是創(chuàng)新地利用大部分早已存在的數(shù)據(jù)，然后使其成為研究材料的基礎(chǔ)。除了弗里茨·哈伯研究所，另外還有11個MPG設(shè)施正在合作中。

　　大數(shù)據(jù)的模式揭示了全新的信息

　　德國馬格德堡的馬克斯·普朗克復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)動力學(xué)研究所的PeterBenner解釋說：“諸如x射線結(jié)構(gòu)分析或原子探針斷層掃描之類的程序每分鐘都會提供數(shù)百萬的數(shù)據(jù)值;例如研究人員會從中獲得固體中原子配置的數(shù)據(jù)。盡管量子力學(xué)分析在固態(tài)物理化學(xué)中的數(shù)據(jù)量也是巨大的，但研究人員現(xiàn)在就可以從這些數(shù)據(jù)中得出結(jié)論。”

　　然而，新的聯(lián)盟旨在從這些數(shù)據(jù)中獲得更多的見解。因此，將開發(fā)新的方法，并改進現(xiàn)有方法。Benner與MatthiasScheffler一起進行新的合作，他表示：“材料研究方面的數(shù)據(jù)對計算機算法存在著非常具體的挑戰(zhàn)。”其中一個中心目標(biāo)是：調(diào)查特定結(jié)構(gòu)或模式的數(shù)據(jù)，這樣除了已知的內(nèi)容外，我們還將提取全新的信息。

　　因此，他與馬克斯·普朗克科學(xué)家們希望今后材料研究人員可以從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料中獲得新的見解。該團隊旨在將聯(lián)合活動集中在五個不同的議題上。目標(biāo)是能夠理論上預(yù)測金屬和合金的性質(zhì)，確定材料性質(zhì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的因果關(guān)系，開發(fā)數(shù)據(jù)診斷方法，將采集的實驗數(shù)據(jù)更快地轉(zhuǎn)換成圖像信息，并促進聚合物材料的設(shè)計能夠具有特定的期望性質(zhì)。在第五個主題上，該團隊旨在繼續(xù)完善已經(jīng)開始的材料百科全書。新材料發(fā)現(xiàn)實驗室(NOMAD卓越中心)以前曾在該百科全書中使用理論計算作為條目。

　　實驗數(shù)據(jù)現(xiàn)在也將作為BigMax的一部分。

　　在完成多維材料地圖的夢想之前，只需簡單地查找最好的材料即可。盡管還有很長的路要走，但是MatthiasScheffler并不懷疑大數(shù)據(jù)有助于實現(xiàn)這一目標(biāo)。在這里，他看到了材料科學(xué)的一個新范例，Scheffler說：“以前，研究人員已經(jīng)能夠根據(jù)一般的理論認識對所選擇的系統(tǒng)進行研究并開發(fā)出模型。我相信，未來大數(shù)據(jù)分析方面的任務(wù)必將是搜索大型數(shù)據(jù)量中的結(jié)構(gòu)和模式。一旦我們開發(fā)出方程來描繪它們，我們就可以將它們應(yīng)用到我們甚至還沒有分析的材料上。”

　　PS:除了費里茨·哈伯研究所外，還有11個正在合作的MPG是：馬克斯普朗克復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)動力學(xué)研究所(馬格德堡)，膠體和接口(波茨坦戈爾姆)，微結(jié)構(gòu)物理學(xué)(哈勒)，聚合物研究(美因茨)，內(nèi)分泌研究所(杜塞爾多夫)，生物地球化學(xué)(耶拿)，復(fù)雜系統(tǒng)物理(德累斯頓)，物質(zhì)結(jié)構(gòu)與動力學(xué)(漢堡)，智能系統(tǒng)(蒂賓根大學(xué))和信息學(xué)(薩爾布呂肯)以及馬克斯·普朗克計算和數(shù)據(jù)設(shè)施(加興)。