Uproszczenie i ujednolicenie skomplikowanych procesów modelowania materiałów
Innowacyjne materiały są podstawą rozwoju praktycznie wszystkich gałęzi gospodarki i są nieodzowne w takich dziedzinach jak elektronika użytkowa, transport, opieka zdrowotna czy energia. Wykorzystanie cyfrowych technik modelowania w procesie projektowania i rozwoju przyspiesza proces tworzenia takich materiałów, pozwala szybciej tworzyć produkty odnoszącej sukces na rynku oraz sprzyja zrównoważonemu rozwojowi europejskiego przemysłu i dobrobytowi społecznemu. Jednak bez odpowiedniej interoperacyjności i udostępniania danych nie sposób wykorzystać pełnego potencjału modelowania materiałów. Zespół finansowanego przez UE projektu SimDOME postanowił zmierzyć się z tym wyzwaniem poprzez rozbudowę istniejącego oprogramowania do modelowania i stworzenie interoperacyjnej otwartej platformy symulacyjnej (OSP) o nazwie SimDOME.
Przyspieszenie rozwoju ontologii w dziedzinie materiałów
Elementary Multiperspective Materials Ontology (EMMO) to multidyscyplinarne przedsięwzięcie mające na celu ustanowienie formalnych, znormalizowanych ram reprezentacyjnych (ontologii) dla nauk stosowanych. Udostępnia ono słowniki, taksonomie oraz relacje między podmiotami, które ułatwiają wymianę danych. Zanim powstała platforma SimDOME, nie istniała żadna gotowa do wykorzystania w przemyśle wspólna platforma modelowania spełniająca wymagania EMMO i European Materials Modelling Marketplace (EMMM) i stanowiąca pojedynczy punkt dostępu do wszystkich działań związanych z modelowaniem materiałów w Europie. Zdaniem koordynatora projektu Emanuele Ghediniego z Uniwersytetu Bolońskiego „EMMO można porównać do dobrze zorganizowanego księgozbioru zawierającego mnóstwo informacji. Jednak książki pozostają martwe, dopóki ktoś ich nie przeczyta i nie wcieli w życie zawartych w nich idei. Na podobnej zasadzie ontologia potrzebuje agentów i narzędzi, które pozwolą ją wypełnić lub wykorzystać. Platforma modelowania, taka jak SimDOME, pozwala na stworzenie systemu wykorzystującego EMMO do zapewnienia interoperacyjności danych, metodologii, algorytmów i narzędzi. Co więcej, język sieci semantycznych EMMO umożliwia bezpośrednie wykorzystanie platformy w nowoczesnych bazach danych opartych na grafach wiedzy”.
Agenty i narzędzia umożliwiające wykorzystanie EMMO i EMMM
SimDOME OSP to aplikacja internetowa wykorzystująca oprogramowanie do modelowania SimPhoNy, które zostało opracowane przez Instytut im. Fraunhofera w ramach projektu SIMPHONY. Zespół SimDOME dopracował istniejące oprogramowanie do modelowania, tworząc cztery moduły oprogramowania dla SimPhoNy (tzw. „SimPhoNy wrappers”) przeznaczone do wybranych zastosowań w dziedzinie rekonstrukcji widm molekularnych, syntezy materiałów, syntezy nanocząstek, produkcji sadzy i emisji nanocząstek z pojazdów. Z kolei zestaw narzędzi programistycznych SimDOME umożliwia tworzenie silników symulacyjnych, wdrażanie przepływów pracy modelowania dotyczących przypadków użycia materiałów oraz korzystanie z istniejącego oprogramowania do modelowania za pośrednictwem wspólnych uniwersalnych zestawów danych i metodologii. „Być może najważniejszym rezultatem projektu SimDOME jest to, że cała jego wiedza (dane, metodologie itp.) jest możliwa do reprezentacji w EMMO, dzięki czemu zestawy danych i procesy mogą być formalnie wyrażane i udostępniane w ramach grafu wiedzy”, mówi Ghedini.
Graficzne interfejsy użytkownika: dostęp dla osób niebędących specjalistami
Graficzne interfejsy użytkownika (GUI) platformy SimDOME umożliwiają korzystanie ze złożonych procesów modelowania osobom niebędącym specjalistami. Jest to ważny krok naprzód, gdyż dotychczas brakowało tego rodzaju narzędzia. „Na przykład zintegrowaliśmy z aplikacją SimDOME OSP pakiet oprogramowania do modelowania COBRAMM, który łączy znane komercyjne i naukowe oprogramowanie do modelowania molekularnego. Użytkownik może w łatwy sposób wprowadzić dane, a oprogramowanie wykonuje skomplikowane obliczenia dynamiki molekularnej w połączeniu z kwantowymi obliczeniami oczekiwanych widm. Interfejs GUI został zintegrowany z EMMM i dołączony do komercyjnego produktu opracowanego przez NIREOS”, tłumaczy Ghedini. „Projekt SimDOME był głównym motorem rozwoju ontologii EMMO, która teraz zaczyna szybko wykraczać poza oczekiwania i zakres SimDOME. Zachęcamy potencjalnych użytkowników do zapoznania się z naszymi historiami użytkowników i zainspirowania się interfejsem GUI platformy SimDOME, który znacząco upraszcza procesy modelowania materiałów”, dodaje na koniec Ghedini.
Słowa kluczowe
SimDOME, EMMO, modelowanie materiałów, oprogramowanie do modelowania, ontologia, SimPhoNy, EMMM, platforma modelowania, GUI, SimDOME OSP, graficzny interfejs użytkownika
