Le partage de données dans des hubs virtuels rationalise la recherche sur les matériaux énergétiques et stimule la collaboration

Une recherche de haute qualité est un exercice de collaboration. Et avec le travail à distance de plus en plus répandu dans les principaux organismes de recherche comme les laboratoires nationaux du département américain de l’Énergie (DOE), le partage de données virtuelles et la collaboration sont devenus un pilier crucial pour la conduite de la science au 21e siècle.

Cela n’est nulle part plus vrai que dans la recherche et le développement (R&D) sur les matériaux énergétiques, selon un article publié dans le Revue internationale d’informatique avancée et d’applications. Une plate-forme modulaire et robuste connue sous le nom de « hub de données »—développée pour prendre en charge le réseau de matériaux énergétiques (EMN) du DOE— rationalise l’accès aux données, aux outils et à l’expertise dans une gamme de domaines de la science des matériaux.

« Les hubs de données basés sur le cloud du REM prennent en charge la science des données, l’apprentissage automatique et la visualisation ouverts, reproductibles et à la demande », a déclaré Robert R. White, scientifique du National Renewable Energy Laboratory (NREL) et auteur correspondant de l’article. « Nous avons constaté plusieurs avantages importants de ce modèle, principalement que les équipes de recherche peuvent plus facilement collaborer, quel que soit l’endroit où les personnes et les ressources sont hébergées. »

Rédigé par des chercheurs du NREL et du Pacific Northwest National Laboratory, l’article décrit les détails de la mise en œuvre, de l’exploitation et de la collaboration à l’aide de la plate-forme Data Hub du REM.

Un cadre de soutien pour la recherche sur divers matériaux

Lancés en 2016 et représentant désormais sept consortiums du REM, les hubs de données du REM fonctionnent comme des laboratoires virtuels personnalisables pour accélérer les avancées de la recherche sur les défis les plus difficiles en matière de matériaux dans le secteur de l’énergie. Ils y parviennent en fournissant une infrastructure commune que les équipes peuvent utiliser pour partager et exploiter les ressources, économisant ainsi du temps et de l’argent.

En conséquence, les hubs de données font avancer la mission principale du REM. En améliorant le partage des données, en intégrant des outils d’analyse et en sécurisant l’accès aux ressources même en cas de fermeture de laboratoires, les Data Hubs intègrent mieux toutes les phases de R&D sur les matériaux, de la découverte à la mise à l’échelle.

« La plate-forme Data Hub est un énorme effort transversal de la part des chercheurs, des développeurs et des équipes d’exploitation de NREL en collaboration avec d’autres laboratoires de ces consortiums », a expliqué l’ingénieur logiciel NREL Nicholas Wunder. « Je suis ravi de voir ce que nous créons alors que nous continuons à développer ces capacités. »

En tant que responsable et co-responsable de plusieurs consortiums EMN, notamment HydroGEN, DuraMAT, ChemCatBio, HyMARC et ElectroCat, NREL a orchestré une grande partie du développement du projet EMN Data Hubs. Les chercheurs de NREL ont directement développé six des sept centres de données et continuent d’ajouter des fonctionnalités personnalisées pour répondre à des besoins spécifiques, tels que des outils de visualisation, des capacités de suivi d’échantillons, des méthodes d’autorisation de sécurité, etc.

Un tel travail est possible grâce au soutien du DOE Office of Energy Efficiency and Renewable Energy Technologies Office, Hydrogen and Fuel Cell Technologies Office et Solar Energy Technologies Office.

À ce jour, sept consortiums du DOE ont adopté la plate-forme Data Hub pour prendre en charge un éventail de recherches sur les matériaux, des matériaux avancés de séparation de l’eau aux modules photovoltaïques durables et plus encore. Tout compte fait, les Data Hubs soutiennent 792 chercheurs, coordonnent 200 projets et archivent et distribuent plus de 49 000 ressources de données.

Améliorer le modèle de laboratoire virtuel

Au cours de son mandat de cinq ans, le REM s’est considérablement développé, permettant aux chercheurs en matériaux de partager des données et des ressources à l’aide de ce modèle de « laboratoire virtuel ».

Par exemple, le consortium DuraMAT utilise la plate-forme pour faire progresser les connaissances sur l’amélioration de la conception des modules photovoltaïques et modéliser les processus de test accéléré. La modélisation du consortium HydroGEN soutenue par le Data Hub pourrait permettre aux chercheurs d’accélérer la sélection de matériaux durables à utiliser dans les électrolyseurs à hydrogène. Enfin, les chercheurs de ChemCatBio créent des outils et des bases de données spécifiques à la recherche en catalyse, comme la Catalyst Property Database.

« Nous avons construit des hubs de données à l’aide d’un cadre de module, de sorte que la plate-forme a été adaptée avec succès aux besoins des consortiums individuels du REM », a déclaré White. « Nous pensons que d’autres peuvent trouver le même succès. »

Le document décrit les futures mises à jour prévues qui amélioreront les hubs de données à travers le REM. Ceux-ci inclus:

• Amélioration de l’opérabilité et de l’expérience utilisateur du Data Hub
• Service de métadonnées amélioré qui réduira la charge de travail des développeurs
• Capacités étendues, telles que l’apprentissage automatique intégré pour analyser les données dans le cloud.

« Le succès que nous avons connu jusqu’à présent n’est que la pointe de l’iceberg en termes de potentiel des hubs de données EMN », a déclaré White. « Nous sommes impatients de voir comment les groupes et les utilisateurs peuvent utiliser ce cadre pour différents contextes et recherches. »