第二届上海大学十大学术进展候选项目

（申报编号：XSJZ-202201)

一、学术进展名称及负责人

材料基因工程专用数据库平台建设及示范应用

钱权(上海大学计算机工程与科学学院研究员)

二、项目背景

材料基因工程专用数据库平台，以材料设计、制备、表征及服役全链条中实验数据、计算数据、生产数据以及文献数据为研究对象，以信息技术为手段，突破海量多源异构数据的采集、传输、规范化处理及数据产权保护与共享，完成多源海量数据的集成与融合，研发了面向材料数据的系列机器学习算法，实现了面向专用数据库的材料信息学功能平台，支撑了数据驱动的材料工艺与性能优化，已在铝基复合材料等多种材料中进行应用示范，取得了良好的经济与社会效益。

三、学术进展及创新点

1.材料专用数据库与版权保护。使用XML模式定义语言XSD来表示多源异构的材料数据，研发的材料数据规范化定义工具和材料基因专用数据库系统无缝集成。研发了基于区块链的数字版权保护方法和系统，支撑材料数据的开放共享。

2.面向材料数据的机器学习与微结构图像处理。针对材料数据的复杂特性，研发了小样本增强学习、噪声数据处理、主动学习、多模态学习、多任务学习、图学习、迁移学习、联邦学习、材料微结构图像分析等系列机器学习算法和软件。

3.多源异构数据融合与知识图谱。研发了多源异构材料数据集成软件，支持结构化数据、XML/JSON半结构化数据等多源异构材料数据的集成和融合，以及围绕示范材料建立知识图谱,实现了材料文本知识抽取、图谱检索和推理，实现了数据和知识混合驱动的材料研究新方法。

四、研究成果及应用情况、学术及社会影响

1. 代表性成果（论著、专利及获奖）

（1）钱权研究员获得了2021年度第五届中国—阿拉伯国家博览会中阿技术转移与创新合作大会“十项主推重要科技成果”；项目骨干付建勋教授获得了2021年度冶金科学技术奖一等奖、2019年度冶金科学技术奖二等奖；项目骨干刘彦强教授获得了2020年度中国有色金属工业科学技术奖一等奖，合计其他各类奖项共10项。

（2）申请发明专利30项，其中授权13项，登记软件著作权29项。

2. 学术及社会影响

围绕材料基因专用数据库平台结合示范材料应用取得了突破。研制的铝基复合材料和陶瓷涂层性能大幅提升。优化了改质剂与非调质钢硫化物形貌与评级，服务于国内10多家大型钢厂。该成果衍生的材料信息学共性关键技术,已成功应用于云锡锡业集团、云南锗业集团、之江实验室等众多单位，在无铅焊料、阻燃剂、高纯铟等众多高性能先进材料的研发中应用推广，累积各类科研经费1.2亿，直接经济效益超亿元。

图1材料基因专用数据库平台

图2高纯铟智能生产管理系统