补充资料：材料设计专家系统

材料设计专家系统
expert system for materials design

材料设计专家系统expert system for matersalsdesign具有相当数量的与材料有关的各种背景知识，并能运用这些知识解决材料设计问题的计算机程序系统。它能提供制备具有特定性能并可在特定条件下使用的材料的方法，指导研究人员进行新材料的开发。专家系统的研究始于20世纪60年代中期。近年来应用范围越来越广。最简单(原始)的专家系统包括一个“知识库”(knowledge base)和一个推理系统。专家系统还可以连接(或包括)数据库、模式识别、人工神经网络以及各种运算模块。这些模块的综合运用可以有效地解决材料设计及与此有关的其他许多问题。 最理想的专家系统，是从基本理论出发，通过计算和逻辑推论，预测未知材料的性能和制备方法。但由于制约材料结构和性能的因素极其复杂，在可以预见的将来，这种演绎式的专家系统还不能广泛应用，更多的专家系统是以经验知识和理论知识相结散即归纳与演绎相结合)为基础的。 材料设计专家系统主要有以下3类。 ①以知识检索、简单计算和推理为基础的材料设计专家系统。由于材料科学研究需要的知识面广，有关资料极其庞杂，任何一位专家都不可能记住全部有关资料，所以单靠个人就会丧失许多灵活运用这些资料的机会。而当材料科学工作者利用以知识库的灵活运用为基础建立起来的开发新材料的专家)系统时，就可弥补这个缺陷。如日本东京大学原子能工程系建立的CAAD合金设计专家系统，是以合金各元素成分为坐标构筑多维空间，空间中任何一点代表一种成分的合金。CAAD系统将合金的各种经验知识“记”入多维空间，通过对多维空间的搜索，可以回答用户提出的许多已有文献记载的问题。用内插外推等方法，还可在多维空间未知区域估计出未知合金的性能，提出试制的建议。CAAD合金专家设计系统主要用于核聚变堆第一器壁材料的研制。 ②以计算机模拟和大规模运算为基础的材料设计专家系统。材料研究的一个核心问题是材料的结构和性能关系。在对材料的物理、化学性能已经了解的前提下，有可能对材料的结构与性能关系进行计算机模拟或其他大规模计算，以预报材料制备和测试的结果，以指导材料研制。如日本建立了研制梯度功能材料的专家系统。梯度功能材料是两种以上材料的复合体，其组分从一侧到另一侧连续过渡，它的一个极大的优点是热应力小。如已知各种物质的热物理性能，则可用计算机模拟出具有不同显微结构的梯度功能材料的热应力。

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