November 20, 2017

マテリアルモデリング 2.0 とは

そして、なぜ企業にとって重要なのか 1992年9月23日、「ディバイダー」は米国がこれまでに行った最後の核実験となりました。これはネバダ核実験場での928回目の核実験であり、予期せぬ結果につながりました...

そして、なぜ企業にとって重要なのか 1992年9月23日、「ディバイダー」は米国がこれまでに行った最後の核実験となりました。これはネバダ核実験場での928回目の核実験であり、予期せぬ結果につながりました...

そして、なぜそれが企業にとって重要なのか

はじめに

1992年9月23日、「ディバイダー」は米国がこれまでに行った最後の核実験となりました。これはネバダ核実験場での928回目の核実験であり、米国による核実験は合計で1,032回目でした。また、これはかなり予想外の結果につながったものでもありました [1]。

米国エネルギー省が1980年代半ばに地下核実験の削減を開始して以来、シミュレーションベースの設計と解析の概念というアイデアが生まれました。シミュレーションにより、長くて費用のかかる物理試験を避けることができます。さらに、核爆発は実際にはかなりの費用がかかり、その後は禁止されました [2]。

その後25年間にわたって、他にもいくつかの重要な開発が行われたことで、マルチスケールシミュレーションのアイデアを研究室の領域を超えて、「今すぐ機能する必要がある!」という考えに至ることが可能になりました。エンタープライズドメイン。

本当に効くのか?

マルチスケールモデリング [3] は実際には展開が困難です。この分野は本質的に学際的であり、材料と化学の知識とコンピューターサイエンス (最近ではデータサイエンス) を組み合わせたものです。自然が複数のスケールでどのように振る舞うかを理解する必要性が加わると、複雑さはさらに増します。

規模が異なれば、さまざまな現象が発生する可能性があります。半導体産業における現世代の電子設計自動化ツールにおける量子古典主義への移行について調べれば容易に理解できます。従来の観点から開発されたツールの多くは、論理デバイスのサイズが10nm未満になると機能しなくなります [4]。

計算負荷を管理しやすくするために精度を犠牲にしなければならないという密度汎関数理論のような物理ベースのアプローチの限界を考慮すると [5]、材料モデリングの全体的な適用性には疑問が生じます。

そのため、今日でも、MMは再現可能で信頼できる製品設計ツールというよりも、選ばれた少数の人々によって実践され、中世の工芸品のように受け継がれる「魔法のスキル」となっています [6]。そのため、現在までに成功したエンタープライズアプリケーションの実際的な例はほんのわずかしかありません。

1.0

材料モデリング企業の最初の波は、1990年代に起こりました。パソコンの初期の成功に続き、化学や材料にも同様の移行が期待されていました。ウェーブ1.0の生き残りで注目すべきは、現代のアクセルリスの後継機種であるビオビアだ [7]。

しかし、数年後、Microsoft Wordを使用して紙の文書を仮想ドメインに移行することは、化学プロセスを使用する場合よりもかなり複雑ではないことに気付きました。コンピューターには、ある問題から別の問題に移せるような正確な結果を提供するための十分な能力がなく、モデリングはしばしば失敗し、多くの人が失望しました [8]。

それにもかかわらず、アクセルリスとその後のシュレディンガーは、製薬分野のリーダーとしての地位を確立することができました。特に製薬分野では、当時の最新のコンピューターで管理可能なデータセットを使用して問題を効率的に削減し、パラメーター化することができました。

2.0

過去5年間で、以下の分野で大きな成長が見られました。

  • クラウドコンピューティング
  • ビッグデータ
  • マシンインテリジェンス

一般大衆にはあまり目立たないが、進歩を遂げた他の分野には、原子モデリング技術そのもの(例えば、密度汎関数理論だけで年間15,000件の出版物が出版されている [9])や、ごく最近では量子コンピューティング [10] がある。

これらすべての最近の進歩は、材料モデリングの次の波(いわゆるいわゆる材料モデリング)の肥沃な土台となっています。 「マテリアルモデリング 2.0」

「Web 2.0」(下記のWikipediaへの参照を参照)と同様に、材料モデリングの次の波は、クラウドコンピューティング、ビッグデータ、および機械学習を活用して、第1世代の結果を改善します。

ウェブ 2.0 ウェブサイト ユーザー生成コンテンツ ユーザビリティ 相互運用性 エンドユーザ

つまり、マテリアルモデリング 2.0 は次のようになります。

  • よりアクセスしやすい
  • データ中心で相互運用可能
  • コラボレーティブ

また、改良された物理ベースのモデルとマシンインテリジェンスを実験からの直接入力と組み合わせることで、精度も向上します。

なぜわざわざ?

2014年10月、私はシェブロンを訪問し、シェブロンの研究開発サイエンティストと座り、私のプレゼンテーションに対するフィードバックを求めました。私が「クラウド」と言った後、ムードは悪化し始めました。石油触媒の情報をクラウドに保存したいと思う人がいるとは誰も思っていませんでした。

2017年11月、シェブロンとMicrosoft Azureは、石油・ガス会社にとってはるかに価値のある情報源である油田から得られるデータに焦点を当てたマイルストーン契約を発表しました [11]。2014 年に話をした人たちが、もう少し将来を見据えていたら、化学者が今どこにいたかは容易に想像できます。

その結果、同じような規模ではあるが、エネルギー分野のイノベーション企業に対してよりオープンな企業など、他の顧客と提携することになり、非常に生産的で相互に価値のある交流ができました。私たちは彼らの問題について学び、解決策を製品に組み込んでいます。彼らはより早くイノベーションを起こし、競合他社の一歩先を行くことができます。

締めくくりの考え

ソフトウェアはすでに多くの分野を「食い尽くした」[10] が、企業の複雑で魅力的でない根幹にはまだ到達していませんでした。だからこそ、今日、デジタルトランスフォーメーションについてよく耳にしますが [11]、それでもソフトウェアが大きな影響を与えることができるのはこの点です。多くの企業にとって、デジタルトランスフォーメーションとイノベーションの戦略にはすでに材料モデリングが含まれています。

CADやEDAが産業として台頭したときと同じように、材料モデリングは製品の開発方法を根本から変えます。企業には 2 つの選択肢があります。1 つは、新聞で他社がどのようにやっているかを知る「待って見る」か、もう 1 つは「早く参加して」先手を打って新しい標準を確立する役割を果たすことです。

あなたの選択は?...

リンク

[1] https://www.ctbto.org/specials/testing-times/23-september-1992-last-us-nuclear-test

[2] https://www.cnbc.com/2017/08/08/heres-how-much-a-nuclear-weapon-costs.html

[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Multiscale_modeling

[4] https://www.nature.com/articles/nature13570

[5] http://science.sciencemag.org/content/321/5890/792.full

[6] http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927025615005820

[7] http://accelrys.com/; https://www.schrodinger.com/

[8] http://psi-k.net/docs/Economic_impact_of_modelling.pdf#page=22;

[9] http://science.sciencemag.org/content/351/6280/aad3000

[10] https://research.googleblog.com/2017/10/announcing-openfermion-open-source.html

[11] https://www.chevron.com/stories/chevron-partners-with-microsoft

[12] https://a16z.com/2016/08/20/why-software-is-eating-the-world/

[13] https://www.forbes.com/sites/danielnewman/2017/09/26/top-10-trends-for-digital-transformation-in-2018