Modeling Dislocation Dynamics Data Using Semantic Web Technologies

要約

材料科学および工学分野の研究は、材料の設計、合成、特性、および性能に焦点を当てています。
広く研究されている重要な種類の材料は、金属や半導体などの結晶材料です。
結晶材料には通常、「転位」と呼ばれる異なる種類の欠陥が含まれています。
この欠陥は、強度、破壊靱性、延性などのさまざまな材料特性に大きな影響を与えます。
研究者は近年、転位動力学シミュレーションなどの実験的特性評価手法やシミュレーションを通じて転位の挙動を理解することに多大な労力を費やしてきました。
この論文では、オントロジーでデータに注釈を付けることにより、セマンティック Web テクノロジーを使用して、転位ダイナミクス シミュレーションからのデータをどのようにモデル化できるかを示します。
不足している概念を追加し、他の 2 つのドメイン関連オントロジー (つまり、初等多視点材料オントロジーと材料設計オントロジー) と連携させることで、既存の転位オントロジーを拡張し、転位シミュレーション データを効率的に表現できるようにします。
さらに、離散転位ダイナミクスデータを、それらの間の関係を示すナレッジグラフ (DisLocKG) として表現することにより、現実世界のユースケースを示します。
また、DisLocKG をクエリするための広範な柔軟性をもたらす SPARQL エンドポイントも開発しました。

要約(オリジナル)

Research in the field of Materials Science and Engineering focuses on the design, synthesis, properties, and performance of materials. An important class of materials that is widely investigated are crystalline materials, including metals and semiconductors. Crystalline material typically contains a distinct type of defect called ‘dislocation’. This defect significantly affects various material properties, including strength, fracture toughness, and ductility. Researchers have devoted a significant effort in recent years to understanding dislocation behavior through experimental characterization techniques and simulations, e.g., dislocation dynamics simulations. This paper presents how data from dislocation dynamics simulations can be modeled using semantic web technologies through annotating data with ontologies. We extend the already existing Dislocation Ontology by adding missing concepts and aligning it with two other domain-related ontologies (i.e., the Elementary Multi-perspective Material Ontology and the Materials Design Ontology) allowing for representing the dislocation simulation data efficiently. Moreover, we show a real-world use case by representing the discrete dislocation dynamics data as a knowledge graph (DisLocKG) that illustrates the relationship between them. We also developed a SPARQL endpoint that brings extensive flexibility to query DisLocKG.

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