在線(xiàn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)展與NIMS／MatWeb案例研究

高志玉，劉國(guó)權(quán)

（1北京科技大學(xué) 新金屬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；2遼寧工程技術(shù)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 阜新 123099；3北京科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100083）

伴隨材料學(xué)科的不斷發(fā)展，形成并積累了大量科學(xué)數(shù)據(jù)，如何有效利用這些數(shù)據(jù)，獲取潛在的有價(jià)值信息，是材料研究學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。由此形成了材料領(lǐng)域新學(xué)科分支——材料信息學(xué)［1］。它是建立在信息學(xué)基礎(chǔ)之上的，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，對(duì)材料科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、分析與傳播，以實(shí)現(xiàn)材料信息的提取，轉(zhuǎn)化與共享的新型交叉學(xué)科［2，3］。材料數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)是材料信息學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容之一。材料數(shù)據(jù)庫(kù)在新材料設(shè)計(jì)［4］、材料選擇［5］、工藝制定與材料性能預(yù)測(cè)［6］、產(chǎn)品設(shè)計(jì)［7］以及安全評(píng)估［8］等方面發(fā)揮的作用越來(lái)越大，對(duì)計(jì)算材料學(xué)的發(fā)展也起到了重要的促進(jìn)作用［9］。

材料領(lǐng)域早期的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)多為離線(xiàn)或局域網(wǎng)方式使用。目前，Granta公司開(kāi)發(fā)的“劍橋選材系統(tǒng)CES”仍是這方面的主流代表［10，11］。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)性能的提升，基于Web技術(shù)的材料在線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)大量出現(xiàn)，在各個(gè)工程領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。本文主要介紹近年來(lái)材料領(lǐng)域新出現(xiàn)的、具有一定影響力的網(wǎng)絡(luò)材料數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)，并對(duì)著名的在線(xiàn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)NIMS和MatWeb從數(shù)據(jù)內(nèi)容、檢索策略以及檢索結(jié)果的處理等方面進(jìn)行分析和比較。旨在為材料科學(xué)研究人員提供更多更廣的數(shù)據(jù)資源信息，進(jìn)一步發(fā)揮材料信息在科學(xué)研究中的重要作用。

1 國(guó)外在線(xiàn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)展

國(guó)外材料數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)起步早，特別是美國(guó)、歐洲以及日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家［12］，材料數(shù)據(jù)庫(kù)已在科學(xué)研究及工程技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

美國(guó)的 MatWeb數(shù)據(jù)庫(kù)［13］，是提供材料性能信息、生產(chǎn)制造信息的綜合材料數(shù)據(jù)庫(kù)。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)局（NIST）建有 WebSCD（Structural Ceramics Database），WebHTS（High Temperature Superconducting Materials Database）數(shù)據(jù)庫(kù)，提供在線(xiàn)數(shù)據(jù)檢索以及數(shù)據(jù)評(píng)估功能［14］。美國(guó)佛羅里達(dá)國(guó)際大學(xué)極端材料研究中心構(gòu)建了含有2500多種固態(tài)材料熱化學(xué)性能以及物理性能的數(shù)據(jù)庫(kù)，用于研究成分、結(jié)構(gòu)、組元性能對(duì)固態(tài)材料性能的影響［15］。該數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)主要由SQL結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言數(shù)據(jù)庫(kù)、Web客戶(hù)端數(shù)據(jù)檢索以及基于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)挖掘、元素分析計(jì)算應(yīng)用程序三部分組成。

歐洲三國(guó)（西班牙、意大利、法國(guó)）構(gòu)建了核聚變鉛－鋰共晶材料數(shù)據(jù)庫(kù)專(zhuān)家系統(tǒng)［16］。荷蘭構(gòu)建了高溫核反應(yīng)堆材料數(shù)據(jù)庫(kù)（MatDB）及文獻(xiàn)管理數(shù)據(jù)庫(kù)（DoMa）［17，18］，數(shù)據(jù)庫(kù)提供了核反應(yīng)堆材料在低溫、高溫環(huán)境下的熱力學(xué)性能和熱物理性能數(shù)據(jù)。歐洲聚變材料性能在線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)［19］具有數(shù)據(jù)下載、瀏覽、檢索以及提交等多種功能，而且數(shù)據(jù)內(nèi)容涵蓋原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)、專(zhuān)家認(rèn)證數(shù)據(jù)以及相關(guān)電子報(bào)告等。粉末冶金數(shù)據(jù)庫(kù)PM Database［20］，是一個(gè)全球化免費(fèi)粉末冶金材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)。英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院建成了功能陶瓷材料在線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)［21］，其數(shù)據(jù)源于科學(xué)文獻(xiàn)以及相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，致力于構(gòu)建一個(gè)通用性強(qiáng)、自由訪問(wèn)的陶瓷材料數(shù)據(jù)庫(kù)，提供材料基本信息檢索，基于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化以及輔助新材料設(shè)計(jì)等功能。

日本國(guó)立材料科學(xué)研究院NIMS材料數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)多功能可跨庫(kù)檢索的綜合性材料數(shù)據(jù)庫(kù) 。另外，日本政府資助建立的碳／環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料環(huán)境抗力與持久性數(shù)據(jù)庫(kù)已由原來(lái)以光盤(pán)為傳播載體，發(fā)展為基于Web的在線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)［23］。韓國(guó)建立了關(guān)于金屬材料、化工材料、陶瓷材料的在線(xiàn)數(shù)據(jù)銀行［24，25］。印度甘地原子研究中心（IGCAR）整合了印度研究院所和高校的材料科學(xué)數(shù)據(jù)，構(gòu)建在線(xiàn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)，提供關(guān)于材料力學(xué)性能、腐蝕性能、無(wú)損評(píng)估、熱、光性能等數(shù)據(jù)服務(wù)［26，27］。

2011年6月，美國(guó)提出了“材料基因組計(jì)劃”（Materials Genome Initiative，MGI），開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)是這項(xiàng)計(jì)劃中的重要組成部分，這對(duì)于整合科學(xué)數(shù)據(jù)，構(gòu)建在線(xiàn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)具有重要促進(jìn)與導(dǎo)向作用。

2 中國(guó)在線(xiàn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)傳入中國(guó)，各科研院所逐步建立了大量不同規(guī)模、不同領(lǐng)域的材料數(shù)據(jù)庫(kù)［28］。進(jìn)入新世紀(jì)，材料數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)一步完善發(fā)展，提出了新科技條件下材料數(shù)據(jù)庫(kù)體系框架的構(gòu)建方法［29］，材料數(shù)據(jù)及其衍生的材料信息在科學(xué)研究中起的作用越來(lái)越不可替代［30］。大連交通大學(xué)開(kāi)發(fā)了特種異質(zhì)材料（復(fù)合材料、功能梯度材料等）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，提供了異質(zhì)材料設(shè)計(jì)所需組元材料的各種性能數(shù)據(jù)［31］。北京科技大學(xué)建立了材料服役安全評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)［32］，基于該平臺(tái)，研究人員可以獲得最新的材料服役安全準(zhǔn)則，工程技術(shù)人員可以獲得決策支持。而遼寧科技大學(xué)與日本埼玉工業(yè)大學(xué)合作研發(fā)的熱軋工藝與材料數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，提供熱軋材料與工藝性能方面的數(shù)據(jù)，填補(bǔ)了這一領(lǐng)域的空白［33］。中國(guó)科學(xué)院金屬研究所建立的材料數(shù)據(jù)庫(kù)含有7個(gè)子庫(kù)，分別是高溫合金、鈦合金、納米材料、精密管材、焊接工藝、材料腐蝕以及材料失效分析［34］，這些數(shù)據(jù)庫(kù)可應(yīng)用于新合金設(shè)計(jì)、工藝模擬和失效分析等方面。

我國(guó)的國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)“材料科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)”建設(shè)項(xiàng)目于2005年論證公示、2010年正式啟動(dòng)［35］（項(xiàng)目號(hào)2005DKA32800），下設(shè)7個(gè)子項(xiàng)目（材料科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)、有色金屬材料及特種合金數(shù)據(jù)共享資源結(jié)點(diǎn)、黑色金屬材料數(shù)據(jù)共享資源結(jié)點(diǎn)、復(fù)合材料數(shù)據(jù)共享資源結(jié)點(diǎn)、有機(jī)高分子材料數(shù)據(jù)共享資源結(jié)點(diǎn)、材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享資源結(jié)點(diǎn)、無(wú)機(jī)非金屬及其他材料數(shù)據(jù)共享資源結(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與建設(shè)），以整合、重構(gòu)現(xiàn)有的、較為成熟的材料科學(xué)數(shù)據(jù)資源為基礎(chǔ)，建立滿(mǎn)足國(guó)家建設(shè)、教育、科研等不同領(lǐng)域需求的跨部門(mén)跨地區(qū)、多層次、異構(gòu)分布、有序共享的材料數(shù)據(jù)體系，并初步建成了物理上分散、邏輯上統(tǒng)一的材料科學(xué)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)于互聯(lián)網(wǎng)上試運(yùn)行（http：／／matsec.ustb.edu.cn／）?！安牧峡茖W(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)”以北京科技大學(xué)為中心，目前已集合了分布在全國(guó)各地的30余家科研單位的海量數(shù)據(jù)資源，整合各類(lèi)材料科學(xué)數(shù)據(jù)已達(dá)六十多萬(wàn)項(xiàng)，為國(guó)家基礎(chǔ)條件建設(shè)提供了雄厚的材料科學(xué)數(shù)據(jù)資源共享服務(wù)與應(yīng)用支撐。例如，由北京科技大學(xué)創(chuàng)建、中國(guó)鋼研科技集團(tuán)有限公司（原鋼鐵研究總院）合作建設(shè)的“黑色金屬材料數(shù)據(jù)共享資源中心”（http：／／steeldata.ustb.edu.cn／），可以提供材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、成分性能數(shù)據(jù)、工藝性能數(shù)據(jù)、粉末冶金數(shù)據(jù)以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)等的瀏覽、檢索、下載以及數(shù)據(jù)提交等服務(wù)，以及材料淬透性的網(wǎng)上計(jì)算預(yù)測(cè)等諸多功能［36］。復(fù)合材料數(shù)據(jù)共享資源結(jié)點(diǎn)則由西北工業(yè)大學(xué)等單位承建，包含樹(shù)脂基復(fù)合材料性能數(shù)據(jù)、金屬基復(fù)合材料性能數(shù)據(jù)［37］。中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所負(fù)責(zé)的高分子材料數(shù)據(jù)共享資源結(jié)點(diǎn)正在構(gòu)建中，該庫(kù)幾乎包含所有的常見(jiàn)聚合物材料類(lèi)型，如塑料、橡膠、纖維、涂料、黏結(jié)劑等等，可以查詢(xún)相關(guān)材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、聚合信息、制備工藝以及應(yīng)用等［38］。另外，依托北京科技大學(xué)建設(shè)的“國(guó)家材料環(huán)境腐蝕野外科學(xué)觀測(cè)研究平臺(tái)”（內(nèi)含“國(guó)家材料環(huán)境腐蝕（老化）科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)”）已于2011年11月作為首批國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)通過(guò)了科學(xué)技術(shù)部與財(cái)政部的認(rèn)定。材料數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的大力建設(shè)，對(duì)于改善國(guó)內(nèi)材料科技基礎(chǔ)條件、提高材料科技創(chuàng)新能力與競(jìng)爭(zhēng)能力提供了保障和科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。

3 NIMS和MatWeb在線(xiàn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)概況

3.1.1 NIMS材料數(shù)據(jù)庫(kù)

2001年，日本國(guó)立材料科學(xué)研究院（NIMS）組建材料信息技術(shù)研究所（MITS），將旗下所建的11個(gè)材料數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行整合，建立綜合檢索系統(tǒng)“MatNavi”，于2003年4月實(shí)現(xiàn)Internet在線(xiàn)訪問(wèn)。2010年7月再次優(yōu)化改版。該數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用平臺(tái)具有單賬戶(hù)登錄、跨庫(kù)檢索功能［39］。目前NIMS網(wǎng)站注冊(cè)用戶(hù)已經(jīng)超過(guò)80063個(gè)，分別來(lái)自于149個(gè)國(guó)家的21228個(gè)組織機(jī)構(gòu)［40］?；贗nternet，NIMS致力于提供研發(fā)新材料、材料性能預(yù)測(cè)與評(píng)估、對(duì)比選材等所必需的數(shù)據(jù)信息，努力構(gòu)建世界最大、最全的材料數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。用戶(hù)只需在網(wǎng)站注冊(cè)登記，即可擁有訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)所有數(shù)據(jù)的權(quán)利。

3.1.2 MatWeb在線(xiàn)材料信息資源

MatWeb創(chuàng)建于1996年，致力于建立全球最廣泛的在線(xiàn)材料性能數(shù)據(jù)資源平臺(tái)［41］。MatWeb提供強(qiáng)勁有力的數(shù)據(jù)檢索功能，可以進(jìn)行材料數(shù)據(jù)的并列比較。MatWeb還具有第三方軟件特定數(shù)據(jù)格式的輸出功能，提供了單位換算、金屬與塑料的硬度轉(zhuǎn)換以及工程材料術(shù)語(yǔ)表等在線(xiàn)實(shí)用工具。MatWeb用戶(hù)分為未注冊(cè)用戶(hù)、免費(fèi)注冊(cè)用戶(hù)和付費(fèi)注冊(cè)用戶(hù)。用戶(hù)類(lèi)型不同，數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限及數(shù)據(jù)處理功能將有所差異。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)內(nèi)容

3.2.1 NIMS數(shù)據(jù)服務(wù)

NIMS材料數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容涵蓋聚合物、無(wú)機(jī)非金屬材料、金屬材料、超導(dǎo)材料、復(fù)合材料以及擴(kuò)散等內(nèi)容，是世界最大、最有影響力的專(zhuān)業(yè)材料數(shù)據(jù)庫(kù)之一。

目前，NIMS含有數(shù)據(jù)庫(kù)及應(yīng)用系統(tǒng)達(dá)20個(gè)。包括8個(gè)材料基本性能數(shù)據(jù)庫(kù)、3個(gè)工程應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)、5個(gè)在線(xiàn)結(jié)構(gòu)材料數(shù)據(jù)表以及4個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)（見(jiàn)表1）。

3.2.2 MatWeb數(shù)據(jù)服務(wù)

據(jù)MatWeb官網(wǎng)說(shuō)明，其數(shù)據(jù)90%源于制造商實(shí)驗(yàn)測(cè)試、10%源于專(zhuān)業(yè)手冊(cè)或?qū)I(yè)協(xié)會(huì)。目前，Mat－Web數(shù)據(jù)庫(kù)主要包含11大類(lèi)的材料數(shù)據(jù)，分別是ABS樹(shù)脂聚合物性能數(shù)據(jù)、縮醛樹(shù)脂（POM）工程性能數(shù)據(jù)、鋁合金、復(fù)合材料、銅合金、純?cè)?、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、鋼、鈦合金等性能?shù)據(jù)。各類(lèi)材料數(shù)據(jù)分布如圖2所示。數(shù)據(jù)記錄數(shù)是評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)質(zhì)量高低的指標(biāo)。MatWeb總數(shù)據(jù)記錄數(shù)高達(dá)98000項(xiàng)，而且還在不斷增加中。按材料類(lèi)別統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)分布如圖3所示。

3.3 檢索功能分析

檢索功能的好壞是評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)質(zhì)量的重要指標(biāo)。NIMS與MatWeb數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索功能在檢索方式、檢索途徑、檢索策略等方面各有差異，具體見(jiàn)表2。

3.3.1 NIMS的檢索功能

NIMS的注冊(cè)用戶(hù)可使用跨庫(kù)檢索平臺(tái)MatNavi檢索數(shù)據(jù)，檢索方式有關(guān)鍵字檢索、樹(shù)形檢索。此外，NIMS各子庫(kù)也提供了基于其自身內(nèi)容而開(kāi)發(fā)的特征檢索方式。

MatNavi的樹(shù)形檢索屬于瀏覽型檢索模式，系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)所選擇的“樹(shù)節(jié)點(diǎn)（材料類(lèi)別或性能節(jié)點(diǎn)）”，以其為關(guān)鍵字進(jìn)行便捷檢索，缺點(diǎn)是不能進(jìn)行邏輯檢索（見(jiàn)圖4）。

3.3.2 MatWeb檢索功能

MatWeb數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋范圍廣，數(shù)據(jù)量龐大，為了能夠更加高效便捷的檢索數(shù)據(jù)，MatWeb提供了基于數(shù)值、基于類(lèi)別和基于內(nèi)容的三大檢索模式，在此基礎(chǔ)上又細(xì)化為10種具體檢索方式，如圖5所示。

表1 NIMS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)內(nèi)容Table 1 The contents of NIMS materials database

圖1 PolyInfo，AtomWork，CompES和SuperCon數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)分布圖Fig.1 The data distribution map for PolyInfo，AtomWork，CompES and SuperCon

圖2 基于數(shù)據(jù)類(lèi)別的MatWeb數(shù)據(jù)分布圖Fig.2 The distribution map of MatWeb based on the data type

圖3 MatWeb數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)項(xiàng)分布圖Fig.3 The distribution map of data items of MatWeb database

表2 NIMS和MatWeb數(shù)據(jù)庫(kù)檢索功能比較Table 2 Comparison of search function of NIMS and MatWeb database

圖4 MatNavi樹(shù)形檢索界面Fig.4 Tree search interface of MatNavi

基于數(shù)值的檢索模式是指檢索的執(zhí)行過(guò)程需要用戶(hù)選擇檢索限制指標(biāo)（最多3項(xiàng)）并輸入數(shù)值約束（如性能指標(biāo)的最大值、最小值等），系統(tǒng)返回符合約束的材料列表。數(shù)值檢索模式下的高級(jí)檢索，是依據(jù)用戶(hù)輸入的文本、選定的材料性能以及設(shè)定的數(shù)值約束、材料的類(lèi)別等條件進(jìn)行的綜合數(shù)據(jù)檢索。

MatWeb的依據(jù)類(lèi)別進(jìn)行檢索功能與MatNavi樹(shù)形檢索形式相近，同屬于瀏覽型檢索。其中，按材料種類(lèi)進(jìn)行檢索的功能，用戶(hù)可直接選擇希望查看的材料及其詳細(xì)性能信息。對(duì)于按制造商、商品名稱(chēng)和金屬UNS編號(hào)（金屬與合金統(tǒng)一編號(hào)系統(tǒng)）的類(lèi)別檢索，MatWeb依照英文字母順序分組列表，保證了檢索效率。

圖5 MatWeb系統(tǒng)檢索模式Fig.5 Search mode of MatWeb system

快速檢索的依據(jù)是關(guān)鍵詞、短語(yǔ)等文本內(nèi)容。檢索結(jié)果默認(rèn)返回與輸入文本精確匹配的記錄。用戶(hù)也可以擴(kuò)展檢索結(jié)果，這是通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)添加連接詞“AND”、“OR”以及通配符來(lái)完成的。MatWeb在每個(gè)Web頁(yè)面右上方設(shè)置了快速檢索入口，方便快捷。

3.3.3 檢索結(jié)果的輸出形式

檢索結(jié)果的展現(xiàn)形式是衡量數(shù)據(jù)庫(kù)質(zhì)量的另一個(gè)重要指標(biāo)。好的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)檢索結(jié)果的處理應(yīng)該是醒目、便捷、簡(jiǎn)單。

3.3.3.1 NIMS檢索結(jié)果處理

圖6是NIMS數(shù)據(jù)庫(kù)MatNavi檢索引擎的檢索結(jié)果實(shí)例。系統(tǒng)收到用戶(hù)檢索請(qǐng)求后，首先返回被檢關(guān)鍵字在各個(gè)子數(shù)據(jù)庫(kù)中命中的記錄數(shù)（圖6（a））；單擊“Preview”，可進(jìn)一步了解該子數(shù)據(jù)庫(kù)中符合檢索條件的信息列表（圖6（b）），最后單擊某信息鏈接，即可查看詳細(xì)內(nèi)容。

圖6 MatNavi檢索結(jié)果界面Fig.6 Interface of search results of MatNavi

3.3.3.2 MatWeb檢索結(jié)果呈現(xiàn)模式

盡管MatWeb提供了多種檢索模式，但對(duì)檢索結(jié)果的處理是一致的，從而降低了用戶(hù)操作難度。圖7為一檢索實(shí)例，設(shè)定了材料的延伸率和拉伸屈服強(qiáng)度約束。檢索結(jié)果頁(yè)面可以劃分為3個(gè)區(qū)域：系統(tǒng)功能區(qū)、材料列表區(qū)和屬性顯示區(qū)。功能操作區(qū)提供了檢索記錄的顯示方式和材料對(duì)比瀏覽功能。材料列表區(qū)是符合檢索條件的材料列表，點(diǎn)擊相應(yīng)的材料名稱(chēng)，即可瀏覽關(guān)于該材料的物理性能、力學(xué)性能、電性能、熱性能、化學(xué)成分等信息。

檢索結(jié)果并列展示（圖8）、可視化對(duì)比（圖9）、結(jié)果排序和數(shù)據(jù)導(dǎo)出等服務(wù)是MatWeb提供的獨(dú)具特色的功能，為材料研究人員、工程師選材提供了有力手段。

圖7 MatWeb檢索結(jié)果實(shí)例Fig.7 Example of search result of MatWeb

圖8 MatWeb的材料對(duì)比瀏覽功能Fig.8 Comparison browse of materials of MatWeb

3.4 檢索功能橫向?qū)Ρ?/h3>

綜上所述，NIMS與MatWeb數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，因此二者檢索方式以及對(duì)檢索結(jié)果的處理有較大差異。NIMS跨庫(kù)檢索功能簡(jiǎn)單、便捷，但針對(duì)性不強(qiáng)，通常需要用戶(hù)根據(jù)檢索目標(biāo)進(jìn)一步篩選，獲得所需數(shù)據(jù)信息。NIMS的子庫(kù)特征檢索功能強(qiáng)大，但因?yàn)樽訋?kù)內(nèi)容不同，子庫(kù)特征檢索功能風(fēng)格迥異，對(duì)用戶(hù)提出了更高要求。相比之下，MatWeb雖提供了數(shù)10種檢索方式，但從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)看，具有一定的統(tǒng)一性，因此檢索功能易于掌握，檢索準(zhǔn)確率較高。NIMS材料數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容豐富，從微觀組織結(jié)構(gòu)到宏觀性能；從科研基礎(chǔ)數(shù)據(jù)到工程應(yīng)用，決定了其檢索結(jié)果表現(xiàn)形式的多樣性。MatWeb材料數(shù)據(jù)庫(kù)主要收錄各類(lèi)材料性能信息，檢索結(jié)果一目了然，具有數(shù)據(jù)可視化以及對(duì)比瀏覽等特色功能。用戶(hù)需根據(jù)使用需求合理選擇數(shù)據(jù)庫(kù)并選擇檢索方式，從而達(dá)到快速準(zhǔn)確獲得有價(jià)值信息。

圖9 可視化數(shù)據(jù)對(duì)比圖表Fig.9 Visualization comparison chart of different materials

4 結(jié)束語(yǔ)

NIMS和MatWeb作為當(dāng)前具有較大影響力的在線(xiàn)材料科技基礎(chǔ)信息提供機(jī)構(gòu)，對(duì)于開(kāi)展材料科學(xué)研究與工程應(yīng)用起到了重要基礎(chǔ)作用。二者數(shù)據(jù)內(nèi)容豐富、數(shù)據(jù)規(guī)模較大，檢索系統(tǒng)功能強(qiáng)大，在數(shù)據(jù)資源特色及數(shù)據(jù)類(lèi)型方面，具有互補(bǔ)性。

NIMS，MatWeb及各大在線(xiàn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)日益得到各國(guó)、各研究機(jī)構(gòu)的高度重視，各個(gè)國(guó)家、機(jī)構(gòu)正大力完善、發(fā)展具有本國(guó)特色的在線(xiàn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)。隨著信息科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，為滿(mǎn)足材料科學(xué)與工程的研究需要，在線(xiàn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展將呈現(xiàn)下列特征：

（1）數(shù)據(jù)類(lèi)型更豐富、數(shù)據(jù)規(guī)模更大

材料學(xué)科分支多、交叉性強(qiáng)。作為科學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，必然要求在線(xiàn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)網(wǎng)站提供更全更廣的數(shù)據(jù)信息。

（2）在線(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用程序種類(lèi)更多，功能更完善

更多的基于在線(xiàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)（如數(shù)據(jù)評(píng)估、數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)可視化等）與數(shù)據(jù)瀏覽、檢索集成，功能更強(qiáng)大。

（3）建立健全規(guī)范的數(shù)據(jù)整合標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、評(píng)估策略將進(jìn)一步完善與發(fā)展，這是數(shù)據(jù)資源整合的必然要求。

（4）一站式服務(wù)

充分利用已有數(shù)據(jù)資源，改善用戶(hù)體驗(yàn)、基于Web集成的一站式在線(xiàn)數(shù)據(jù)信息服務(wù)將是最佳模式。

（5）在線(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)模式多樣化

材料科學(xué)數(shù)據(jù)共享是一項(xiàng)公益性極強(qiáng)的科技資源共享服務(wù)，保持這種服務(wù)得以長(zhǎng)期有效運(yùn)行，需要從服務(wù)模式、運(yùn)行機(jī)制等方面（如免費(fèi)服務(wù)、商業(yè)運(yùn)行、政策支持）尋找合適的平衡點(diǎn)，滿(mǎn)足不同用戶(hù)使用需求。

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