Materials data management, analytics, and e-collaborations have been identified as three of the main technological gaps currently hindering the realization of the accelerated development and deployment of advanced materials targeted by the federal materials genome initiative. In this paper, we present our ongoing efforts aimed at addressing these critical gaps through the customized design and build of suitable data infrastructure elements. Specifically, our solutions include: (1) ELA—an experimental and laboratory automation software platform that systematically tracks interrelationships between the heterogeneous experimental datasets (i.e., provenance) acquired from diverse sample preparation and materials characterization equipment in a single consistent metadata database, (2) PyMKS—the first Python-based open-source materials data analytics framework that can be used to create high-fidelity, reduced-order (i.e., low computational cost), process–structure–property linkages for a broad range of material systems with a rich hierarchy of internal structures spanning multiple length scales, and (3) MATIN—a HUBzero-based software platform aimed at nucleating an emergent e-science community at the intersection of materials science, manufacturing, and computer science, and facilitating highly productive digital collaborations among geographically and organizationally distributed materials innovation stakeholders. This paper provides a timely report of lessons learned from these interrelated efforts.

中文翻译：

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支持加速材料创新的数据基础架构元素：ELA，PyMKS和MATIN

材料数据管理，分析和电子协作已被确定为当前阻碍联邦材料基因组计划针对的先进材料的加速开发和部署实现的三个主要技术空白。在本文中，我们介绍了我们正在进行的努力，旨在通过定制设计和构建合适的数据基础架构元素来解决这些关键差距。具体来说，我们的解决方案包括：（1）ELA-实验和实验室自动化软件平台，可在单个一致的元数据数据库中系统地跟踪从各种样品制备和材料表征设备获得的异类实验数据集（即出处）之间的相互关系，（2）PyMKS-第一个基于Python的开源材料数据分析框架，可用于为各种材料创建高保真，降阶（即，低计算成本），过程-结构-属性链接具有跨越多个长度尺度的内部结构层次结构的丰富层次的系统，以及（3）MATIN，这是一个基于HUBzero的软件平台，旨在在材料科学，制造和计算机科学的交汇处形成新兴的电子科学界，并在很大程度上促进地理和组织上分布的物料创新利益相关者之间的生产性数字协作。本文提供了从这些相互关联的努力中学到的经验教训的及时报告。各种材料系统的过程，结构，属性链接，具有跨越多个长度尺度的丰富内部结构层次结构，以及（3）MATIN，这是一个基于HUBzero的软件平台，旨在在以下领域的交汇处形成一个新兴的电子科学界：材料科学，制造和计算机科学，并促进地理和组织范围内的材料创新利益相关者之间的高效率数字合作。本文提供了从这些相互关联的努力中学到的经验教训的及时报告。各种材料系统的过程，结构，属性链接，具有跨越多个长度尺度的丰富内部结构层次结构，以及（3）MATIN，这是一个基于HUBzero的软件平台，旨在在以下领域的交汇处形成一个新兴的电子科学界：材料科学，制造和计算机科学，并促进地理和组织范围内的材料创新利益相关者之间的高效率数字合作。本文提供了从这些相互关联的努力中学到的经验教训的及时报告。以及计算机科学，并促进地理和组织上分布的材料创新利益相关者之间的高效率数字合作。本文提供了从这些相互关联的努力中学到的经验教训的及时报告。以及计算机科学，并促进地理和组织上分布的材料创新利益相关者之间的高效率数字合作。本文提供了从这些相互关联的努力中学到的经验教训的及时报告。