Materiaaliinformatiikka

Materiaaliinformatiikka on tieteenala, joka yhdistää materiaalitieteen ja tietotekniikan kehittämällä uusia menetelmiä materiaalien ominaisuuksien tutkimiseen ja mallintamiseen. Sen tavoitteena on ymmärtää ja ennustaa materiaalien rakenteellisia ja fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia käyttäen tietokoneavusteisia työkaluja, kuten laskennallista fysiikkaa ja tekoälyä. Alalla käytetään laajasti tietokonepohjaisia simulaatioita, joilla voidaan tutkia atomitasolla tapahtuvia prosesseja, kuten atomien vuorovaikutuksia ja materiaalien rakenteellisia muutoksia.

Materiaaliinformatiikka on tärkeä osa nykyaikaista materiaalitutkimusta, sillä se mahdollistaa nopean ja kustannustehokkaan tutkimuksen uusien materiaalien ominaisuuksista. Alalla käytetään muun muassa ab initio -laskentamenetelmiä, joissa materiaalien ominaisuudet lasketaan perusfysiikan perusteista ilman, että tarvitaan kokeellisia mittauksia. Lisäksi tekoälymenetelmät, kuten koneoppiminen, ovat tulleet yhä merkittävämmiksi, sillä ne voivat auttaa tunnistamaan mallien välisiä yhteyksiä ja ennustamaan uusia ominaisuuksia.

Materiaaliinformatiikkaa sovelletaan monilla aloilla, kuten energiateknologiassa, elektronisissa materiaaleissa, lääketieteellisissä materiaaleissa ja ympäristöystävällisissä materiaaleissa. Esimerkiksi uusien akkumateriaalien kehittämisessä materiaaliinformatiikka voi auttaa löytämään tehokkaampia ja kestävämpiä ratkaisuja. Alalla työskentelee sekä teoreettisia tutkijoita että kokeellisia tutkijoita, ja sen kehitys edellyttää tiivistä yhteistyötä tietotekniikan, fysiikan ja kemian välillä.

Materiaaliinformatiikan kehitys on nopeutunut viime vuosikymmeninä, kun laskennallisten resurssien ja tietokoneiden suorituskyvyn kehitys on mahdollistanut monimutkaisempien simulaatioiden suorittamisen. Alalla on myös vahva yhteys avoimeen tutkimukseen, sillä monien simulaatio- ja laskentatyökalujen kehitys on perustunut avoimeen lähdekoodiin ja yhteisölliseen kehitykseen.