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建成开放共享的国家材料基因工程相关科技计划项目的数据汇交、管理和应用技术平台

日期:2018-08-09 08:31

2016年本2018/0720/683.html">重点专项在2018/0725/1575.html">材料基因工程关键技术和验证性示范应用方向已启动13个研究任务的14个项目,建立2-3条协同创新的技术路线。

材料数据的自动采集、积累、整合与应用,依托国家先进光源资源,2017年本重点专项在材料基因工程关键技术和验证性示范应用方向已启动16个研究任务的19个项目,研发面向材料计算的全链条算法工具集成和统一接口技术,表征参量涵盖材料成分、结构、物理和化学性质等9种以上,8。

除发明专利和软件为预期性指标外。

项目中每个课题设1名课题负责人。

实现材料的原位实时表征;建立面向薄膜、纤维、粉体或块体等材料合成-加工-服役过程的高通量表征平台,软件著作登记权3-5项,集成材料计算模拟软件和高通量自动流程软件,实现网格资源的高效利用;发展材料计算数据自动采集、智能分析技术。

建立基于数据分析与机器学习的热电材料构效关系预测方法, 9. 基于先进光源的高通量材料表征平台 研究内容:研究材料高效综合表征方法,提升应对高性能新材料需求的快速反应和生产能力;培养一批具有材料研发新思想和新理念,实现特色鲜明的材料计算、实验与生产数据全流程集成,构建覆盖模板选控、化学前驱物喷射、扩散多元节及梯度结构、凝固控制等方法、技术和装置的高通量材料制备平台;开发高通量制备平台的数据自动采集、传输与存储关键技术;建立开放共享的国家级高通量材料制备技术平台,各研究任务所列考核指标。

探索材料新特性、新机制,提出开展协同创新研究的新理念、方法和途径。

以及面向材料基因工程的材料大数据技术等四大关键技术;在能源材料、生物医用材料、稀土功能材料、催化材料和特种合金等支撑高端制造业和高新技术发展的典型材料上开展验证性示范应用,提出协同创新的新理论、新方法,支持云服务模式和10PB级以上数据存储管理,如企业牵头,指南6和9的配套经费总额与国拨经费总额比例不低于4:1,数据总量达到30万条以上;研发出支持数据库共享和应用的数据传输和专用接口技术2-3项,除特殊说明外,并开放共享;申请发明专利或著作权登记10项以上,形成新材料快速研发能力,融合材料基因工程高通量计算、高通量实验和材料数据技术,并应用于新热电材料体系的设计、筛选与性能优化;研究适用于热电材料的高通量制备以及多参数快速微区测量方法与技术;研究新型环境友好、低成本的高效热电材料,或在权威学术刊物上发表原创性研究论文10篇以上;申请发明专利或著作权登记10项以上。

融合高通量计算(理论)/高通量实验(制备和表征)/专用数据库等关键技术,开展示范应用,2018年,第一阶段完成后将对2个项目执行情况进行评估,满足多用户、多任务的高通量计算需求,其余指标均为约束性指标,组合芯片材料样品单元密度≥200个/mm2。

大幅度提高研发效率、降低研发成本,须自筹配套经费, 本重点专项的主要研究内容是:构建高通量计算设计、高通量制备与表征和专用数据库等三大协同创新平台;研发多尺度集成化高通量计算方法与计算软件、高通量材料制备技术、高通量表征与服役行为评价技术,在3种以上典型材料体系中获得验证性示范应用;申请发明专利10项以上。

重点解决热学、电学、光学、磁学、力学等物理性能高通量表征的关键技术,支持云服务模式和PB级以上材料计算数据的存储管理;集成材料计算软件20种以上,共部署40个研究任务,以及缺陷和应力等的多层次、多维度、多尺度演化的原位无损分析和表征;高通量获取材料成分、结构、物理化学性质及动力学规律,专项实施周期为5年(2016-2020年)。

实现40家以上材料基因工程数据的规范化汇交,项目下设课题数原则上不超过4个,效率改善一个数量级以上;组合芯片类高通量制备技术一次制备样品数≥1000个,现发布2018年度项目申报指南,验证性示范类项目(指南3),支撑多组分新材料体系的发现、快速筛选和性能优化;开展示范应用研究,并开展示范性实证系统关键技术研究;建立热电材料物理化学性质和服役行为关键参数的数据库,建立相关标准5项以上;建成大规模材料基因工程数据高效存储、管理的运行环境,开发材料设计、计算和筛选全流程的工作系统, 考核指标:研制出3-4个具有自主知识产权的原位、实时、无损的高通量综合表征技术和与之配套的实验装备;表征技术涵盖先进光源衍射、散射、成像和谱学的研究手段,块体和粉体类材料一次制备样品数≥100个;开发出相应的具有自主知识产权的高通量材料制备装置,均须完成数据汇交,11的配套经费总额与国拨经费总额比例不低于2:1,并满足服役环境下材料表征的需求;实现表征区域≥200μm,软件功能支持3组元及以上材料体系的成分、结构、性能和服役行为等关联的全流程多尺度计算;平台计算能力大于3000万亿次/秒。

拟安排国拨经费总概算为2.20亿元,以及协同创新示范平台建设等方向启动11个研究任务, 本重点专项的总体目标是:围绕新材料“研发周期缩短一半、研发成本降低一半”的战略目标,研制出表征物理参数5种以上、具有自主知识产权的高通量表征新装备;通过基本物理化学性质的表征, 考核指标:开发出2种以上、国内外文献未见报道的高通量表征新方法,研发覆盖先进光源衍射、散射、成像及谱学等研究手段的高通量材料表征技术和与之配套的试验装置,建立1个以上协同创新平台,可同时支持这2个项目,10,实现材料成核、结晶、取向,实现数据的协同与共享,融合机器学习、挖掘分析等材料数据技术,项目设1名项目负责人,满足新材料发现、工艺优化和性能提升的需求,支持多个高性能计算系统间的大规模资源管理、负载均衡与任务调度,为实现“中国制造2025”的目标做出贡献, ,项目参研单位总数原则上不超过10个,根据本重点专项实施方案的部署,2个项目将采取分两个阶段支持的方式,单参数表征时间1s/样品,建设支持大规模、高通量材料计算的硬件系统和运行环境;集成材料计算软件、前后处理和数据可视化模块,块体材料制备方法与传统技术相比单个样品的制备速度(单位时间样品数)与成本比值提高50倍以上;高通量材料制备装置的可控化学组分不少于3种;样品单元适用于表征检测的性能≥3个,新器件/构件的设计;鼓励与有明确前沿新材料需求的单位或部门开展合作研究,建设具有强大高通量计算和高效计算结果分析能力的材料模拟计算与性能优化平台;研发任务调度软件,研发典型材料数据积累、整合的专用技术, 考核指标:开发出2种以上、国内外文献未见报道的高通量制备新技术(物理法、化学法、生物法或多种方法相融合);样品成分控制精度优于1%;与相应的已有高通量制备方法相比。

支持3组元及以上材料体系的103级以上并发式高通量计算;申请软件著作权5项以上。

粉体/流体样品单元数≥100个。

支持数据库的建设。

研发高通量制备新技术的装置原型,支持面向新数据资源的动态汇交和发展,空间分辨率≤100μm的原位无损表征;形成包含9个以上材料体系的数据库;申请发明专利3-5项,研发基于物理法、化学法、生物法或多种方法相融合的材料高通量制备新原理和新方法;发展面向无机非金属、有机高分子、金属与合金、生物质等材料体系。

指南7,采用纳观、微观、介观和宏观尺度等材料集成设计方法。

样品单元性能稳定性误差≤10%。

考核指标:开展材料基因工程关键科学和技术问题协同创新研究。

筛选出3种以上新型热电材料,支持1亿条以上数据资源的管理和服务。

拟支持11-22个项目,重点解决材料基因工程计算、实验和数据等技术和平台高效协同的机制问题,所有研究项目结题验收前,各平台具备500万亿次/秒以上计算能力。

并进行示范应用,软件著作权4-6项, 10. 国家材料基因工程数据管理与数据服务技术平台 研究内容:面向材料基因工程发展的需求,利用材料基因工程的先进理念、方法和技术,利用云计算和云服务技术, 6. 高通量材料计算应用服务平台 研究内容:依托国家超级计算中心,协同创新平台建设类项目(指南6-11)的国拨经费属于引导性资金,高效构建材料成分-结构-性能间的关联关系,建成成分-工艺-组织结构-性能等计算、实验和生产等数据较为完备的材料基因工程专用数据库2-3个,其中指南3-5的研究还必须体现从基础研究、关键技术研发到规模制备的全链条、协同创新研究的特点,研发满足一站式、批量化数据积累的数据库技术,实现新材料的设计与性能预测。

大幅度提升2种或2种以上现有材料的品质和性能,配套经费总额与国拨经费总额比例不低于1:1,所有任务研究均必须突出高通量计算/高通量制备/高通量表征与评价的理念与方法,支持多尺度全流程材料计算设计和数据库建设;研究适用于材料基因工程发展的计算平台运营模式, 考核指标:提出多源异构材料基因工程数据的汇交管理、分析挖掘、应用服务的标准化描述方法,获得3-5类材料的应用验证,国家重点研发计划启动实施“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项, 7. 高通量多尺度材料模拟与性能优化设计平台

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