Semplificare e unificare i complessi flussi di lavoro alla base della modellizzazione dei materiali
I materiali innovativi, che vengono utilizzati praticamente in ogni tipo di industria, si ripercuotono sulla nostra vita in settori come l’elettronica di consumo, i trasporti, la sanità e l’energia. L’integrazione della modellizzazione e della digitalizzazione nella pipeline di progettazione e sviluppo dei prodotti garantisce il successo degli stessi, accelera i relativi processi e sostiene la sostenibilità dell’industria europea, supportando inoltre il benessere della società. Tuttavia, senza capacità di interoperabilità e condivisione dei dati, non è possibile sfruttare appieno il potenziale della modellizzazione dei materiali. Il progetto SimDOME, finanziato dall’UE, ha affrontato questa sfida potenziando il software di modellizzazione esistente e creando una piattaforma interoperabile di simulazione aperta omonima che se ne avvale.
Accelerare l’evoluzione di una potente ontologia dei materiali
EMMO (Elementary Multiperspective Materials Ontology, ovvero ontologia di base dei materiali a più prospettive) è uno sforzo multidisciplinare compiuto al fine di fornire un quadro di rappresentazione formale standardizzato (per l’appunto, un’ontologia) per le scienze applicate che fornisce vocabolari, tassonomie e relazioni tra entità, strumenti in grado di facilitare la condivisione. Fino allo sviluppo di SimDOME, non esisteva alcuna piattaforma di modellizzazione comune pronta per l’industria e conforme all’ontologia EMMO e all’EMMM (European Materials Modelling Marketplace, ovvero mercato europeo di modellizzazione dei materiali), un’iniziativa che si prefigge di costituire un unico punto di accesso a tutte le attività di modellizzazione dei materiali in Europa. Come spiega Emanuele Ghedini, coordinatore del progetto e docente presso l’Università di Bologna: «Si può pensare all’EMMO come a una biblioteca ben strutturata di libri contenenti una grande quantità di informazioni che, tuttavia, non danno alcun frutto fino a quando non vengono letti da qualcuno che dà vita ai concetti da loro espressi attraverso azioni specifiche. Allo stesso modo, per essere alimentata o sfruttata un’ontologia ha bisogno di agenti e strumenti. Una piattaforma di modellizzazione come quella di SimDOME istituisce un modo per creare un sistema che ricorre all’EMMO per rendere interoperabili dati, metodologie, algoritmi e strumenti. Per di più, il linguaggio del web semantico di EMMO ne consente l’utilizzo diretto all’interno dei moderni database a grafo.»
Agenti e strumenti per sfruttare l’EMMO e l’EMMM
La piattaforma di simulazione aperta SimDOME è un’applicazione basata sul web che fa uso del software di modellizzazione SimPhoNy di Fraunhofer, sviluppato nell’ambito del progetto SIMPHONY. SimDOME ha sviluppato il software di modellizzazione esistente fornendo quattro moduli software per SimPhoNy (noti come «wrapper» di SimPhoNy, ossia involucri) destinati ad applicazioni specifiche in settori quali la ricostruzione di spettri molecolari, la sintesi di materiali, la sintesi di nanoparticelle, la produzione di nerofumo e l’emissione di nanoparticelle veicolari. Infine, il kit di sviluppo software di SimDOME consente la creazione di motori di simulazione, l’implementazione di flussi di lavoro di modellizzazione intesi alla gestione di casi d’uso relativi ai materiali e l’utilizzo dei software di modellizzazione esistenti tramite set di dati e metodologie universali comuni. «Forse il risultato più importante riguarda il fatto che tutte la conoscenze fornite dal progetto SimDOME (dati, metodologie, ecc.) sono esprimibili nell’ontologia EMMO, rendendo possibile che i set di dati e i flussi di lavoro possano essere espressi formalmente e condivisi all’interno di un grafo della conoscenza», osserva Ghedini.
Interfacce grafiche utente per ampliare l’accesso ai non esperti
Le interfacce grafiche utente di SimDOME permettono ai non esperti di sfruttare il potenziale insito nei complessi flussi di lavoro di modellizzazione, il che rappresenta un cambiamento epocale dato che in precedenza non esisteva alcuno strumento del genere. «Per esempio, SimDOME ha integrato COBRAMM, un pacchetto software di modellizzazione che incorpora noti software commerciali e accademici per la modellizzazione molecolare nella piattaforma di simulazione aperta. Bastano semplici input da parte degli utenti e la soluzione esegue complessi calcoli di dinamica molecolare accoppiati al calcolo quantistico degli spettri previsti. L’interfaccia grafica utente, che è stata integrata nell’EMMM, viene presentata in qualità di parte integrante in un prodotto commerciale sviluppato da NIREOS», spiega Ghedini. «SimDOME è stato il principale motore per lo sviluppo di EMMO, che si sta ora rapidamente evolvendo al di là delle aspettative e la portata del progetto. Invitiamo i potenziali utenti a consultare i racconti degli utenti e a farsi ispirare da come le interfacce grafiche utente di SimDOME semplificano i complessi flussi di lavoro di modellizzazione dei materiali», conclude Ghedini.
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