Интегрированная вычислительная инженерия материалов (ICME) включает в себя интеграцию экспериментальных результатов, моделей проектирования, моделирования и других вычислительных данных, связанных с различными материалами, используемыми в многомасштабной инженерии и проектировании. Центральным моментом в достижении целей ICME стало создание киберинфраструктуры, веб-платформы для совместной работы, которая обеспечивает возможность накапливать, организовывать и распространять знания, относящиеся к материаловедению и инженерии, чтобы способствовать широкому использованию, улучшению и расширению этой информации.
Киберинфраструктура ICME обеспечивает хранение, доступ и вычислительные возможности для обширной сети программного обеспечения для производства, проектирования и моделирования жизненного цикла. В рамках этой программной среды данные архивируются, доступны для поиска и интерактивны, предлагая инженерам и ученым обширную базу данных информации, связанной с материалами, для использования в исследованиях, многомасштабном моделировании, реализации моделирования и ряде других видов деятельности в поддержку более эффективной и менее затратной разработки продукта. Кроме того, ожидается, что киберинфраструктура ICME предоставит возможность доступа и связывания кодов приложений, включая разработку протоколов, необходимых для интеграции иерархических подходов моделирования. С акцентом на вычислительную эффективность, экспериментальную проверку моделей и защиту интеллектуальной собственности киберинфраструктура ассимилирует 1) отношения процесс-микроструктура-свойство, 2) разработку моделей конститутивных материалов, которые точно предсказывают многомасштабное поведение материалов, допуская микроструктуру/включения и эффекты истории, 3) доступ к общим базам данных аналитических и экспериментальных данных и 4) модели материалов. Таким образом, это также имеет решающее значение для выявления пробелов в знаниях о материалах, что, в свою очередь, направляет разработку новых теорий материалов, моделей и инструментов моделирования. Такой основанный на сообществе фундамент знаний в конечном итоге позволяет системам информатики материалов объединять высокоточные экспериментальные базы данных с моделями физических процессов.
Кроме того, видение киберинфраструктуры ICME совместимо с Видением киберинфраструктуры для открытий 21-го века Национального научного фонда (NSF), которое выступает за разработку и развертывание систем информационных технологий (ИТ), ориентированных на человека, которые отвечают потребностям научных и инженерных сообществ и открывают новые возможности для улучшения образования и программ развития рабочей силы. Согласно директиве NSF, ИТ-системы, такие как киберинфраструктура ICME, должны предоставлять доступ к инструментам, услугам и другим сетевым ресурсам, включая высокопроизводительные вычислительные мощности, хранилища данных и библиотеки вычислительных инструментов, позволяя и надежно поддерживая безопасные и эффективные общенациональные или глобальные виртуальные организации, охватывающие административные границы.
Выполнение
Национальный консультативный совет по материалам (NMAB) комитета Национальной инженерной академии (NAE) предложил следующее определение термина «киберинфраструктура ICME»:
«Интернет-среды совместных исследований и разработок в области материаловедения и инженерии, которые поддерживают расширенный сбор данных, хранение данных и моделей, управление данными и моделями, извлечение данных и моделей, визуализацию данных и моделей, а также другие вычислительные и информационные сервисы, необходимые для разработки интегрированных возможностей вычислительной инженерии материалов».
Согласно видению NMAB, строительными блоками киберинфраструктуры ICME являются отдельные веб-сайты (веб-порталы), которые предлагают доступ к информации, данным и инструментам, каждый из которых создан для определенных целей различными организациями. Связанные вместе, эти «составные» веб-порталы сформируют киберинфраструктуру ICME или «цепочку поставок» ICME, т. е. ряд хорошо зарекомендовавших себя, способных и жизнеспособных организаций. Эти организации должны обеспечить необходимые части цепочки создания стоимости киберинфраструктуры ICME:
Например, Университет штата Миссисипи создал киберинфраструктуру ICME, где доступны и обсуждаются различные модели, коды и экспериментальные данные о структуре и свойствах. Исследователям предлагается загружать собственные модели, коды и экспериментальные данные с соответствующими ссылками для использования другими.