MatAi | 从实验到仿真——集成计算技术驱动材料科学的革新

 在飞速发展的科技浪潮中，材料科学已成为各行各业创新与竞争的关键驱动力。从航空航天、汽车制造到电子产品、医疗器械，企业和研发机构都在依赖新型材料来提升产品性能、降低生产成本并实现可持续发展。然而，传统的材料研发过程通常漫长且充满试错，涉及复杂的实验验证、成分工艺设计以及工业应用，导致高昂的成本和低效的研发进程，难以满足市场对快速创新的需求。

计算材料学：解决传统研发瓶颈

 得益于计算材料学的迅速发展，许多传统实验和测试可以通过计算仿真来替代，大幅提升研发效率。通过第一性原理计算、分子动力学模拟、热力学计算和有限元仿真等手段，研发人员可以在微观、介观和宏观尺度上预测材料的性能和行为。以特钢为例，计算材料学可提前评估其力学性质、热物性能、相图等，从而加速材料的创新与优化。

 尽管计算材料学为研发提供了强大的工具，仍然面临以下挑战：

• 复杂的计算工具：目前，许多计算材料学软件使用复杂且学习成本较高，尤其是在安装部署、模拟仿真及后期数据分析等环节，对研发人员的专业知识要求较高。
• 计算资源调度不畅：不同计算软件之间缺乏协同调度，导致计算效率低，资源分配不均，造成浪费。
• 数据处理难度大：大量计算结果的输出多种多样，研发人员需要手动分析与整理，缺乏便捷的查询与处理工具，影响数据分析的效率。
• 大数据分析挑战：在海量数据面前，如何高效分析并提取有价值的信息仍然是一个亟待解决的问题。

1、MatAi 智能集成计算平台：为材料研发提供智能化、自动化的全新解决方案

 为有效应对以上挑战，MatAi 推出了智能集成计算平台，利用最先进的计算技术、人工智能和大数据分析，提供全新的材料研发解决方案。

  平台通过集成计算软件与自动化流程，帮助研发人员简化操作、优化计算资源配置并提升研发效率。其核心优势包括：

• 简化操作，降低使用门槛：平台集成了多个计算软件，自动化完成计算任务的调度、执行和分析，让研发人员不必过多关注复杂技术细节，极大降低了学习成本。
• 智能调度计算资源：平台能够优化调度计算资源，实现高效的资源利用，提升计算效率，避免资源浪费，保证计算任务快速完成。
• 直观易懂的结果展示：平台提供清晰、直观的数据查询与展示功能，研发人员可快速获得分析结果，轻松得出研究结论，简化数据处理过程。
• 大数据智能分析：平台采用大数据技术，支持对海量计算数据进行智能分析与挖掘，帮助研发人员快速发现潜在的有价值信息，推动创新进程。

2、应用效果

1）智能可视化调度

 平台支持通过远程可视化技术、显卡远程共享、资源调度与分配等技术，实现计算软件多人共享使用，解决研发人员在离开本地工作站时的计算仿真需求。

• 统一资源调度
• 多任务融合管理、混合调度
• 计算用户队列
• 计算状态监控

2）计算项目管理与可视化

 系统通过项目方式快速实施高通量的材料计算和分析，获取海量计算数据，辅助新材料设计和工艺优化。

• 计算项目

• 计算流程

 在研发项目流程中随业务需要，可自动调用软件进行计算仿真流程设计。

• 计算作业 

设置成分后，即可选择计算类型，本示例是为了得到钢的相成分与温度的关系，故选取性质图计算。

• 计算数据

 在计算完成后，系统会自动提取计算结果并进行可视化解析。计算后系统可以同时得到大量的计算数据与分析结果，方便研发人员进行成分、工艺的筛选。

• 项目管理

 提供项目的基本信息、流程统计、作业统计和作业随时间的统计信息作为项目信息统计。

• 个人快速计算

 针对不同的研发目标，预先设置好计算参数以及流程的快捷功能。可以根据自己的目标选择适当的模板，定义需要的输入，微调或者不调整配置参数以及流程，就可以很快速的进行多个不同输入，相同计算参数以及流程的计算，实现快速高效计算的目的。

• 计算经验库

累积行程海量计算经验集合，供研发人员在进行计算仿真时参考、学习和使用。

3、应用效果

 过MatAi的材料集成计算平台iComputeHub，可以以极小的使用成本获得大量的计算仿真结果以及后处理的数据。无论是多种尺度计算软件的集成、一体化的流程设计、高通量的批量计算、智能化的计算后处理，以及便捷的计算结果比对，均可以极大程度上降低材料计算研发人员在计算软件使用上的负担，专注于研发的需求。

4、适用对象

 适用于材料行业产品研发部门中涉及工艺优化、成分优化以及研发可行性分析等方向的研发人员以及研发过程管理人员。