流变测试数据的XML格式问题

1. 背景

在当今科技迅速发展的时代,数据的收集、分析及交换在科研和工业领域中扮演着至关重要的角色。然而,测量设备与电子表格程序(如Microsoft Excel、Sigmaplot或Origin)之间的数据交换过程,经常因为非标准文件格式的问题而变得复杂和低效。由于不同制造商生产的设备输出的数据文件格式各不相同,且有时所需的信息并未直接包含在数据文件中,研究人员和工程师经常需要通过手工操作来传输所有必要的数据,这无疑浪费了大量宝贵的时间和资源。此外,不同实验室之间的测量文件交换也面临着类似的问题,缺乏一个广泛接受的标准使得直接使用其他来源的文件成为一项挑战。

鉴于这些问题,有必要开发一种新的文件格式,以简化数据的交换过程,使研究人员能够专注于文件的内容而非其结构。这种新的文件格式不仅应适用于流变学和力学数据(这是委员会成员们主要关注的领域),也应广泛适用于如热分析、凝胶渗透色谱等其他类型的数据。

考虑到不同测量方法的规范要求和数据类型的多样性,采用固定的行列表格格式显然不是一个合适的解决方案。相反,XML(可扩展标记语言)格式在过去几年中逐渐受到更多关注,它提供了更大的灵活性和可能性。XML是在1996年由世界广泛网络联盟(W3C)下的一个工作组开发的,旨在成为一种通用的数据格式标准。值得一提的是,互联网上的标准HTML语言只是XML可能应用的众多例子中的一个,而且是一个极为成功的应用。XML的基本优势在于它的系统独立性和软件独立性,这意味着它不受特定操作系统或软件应用程序的限制。从Microsoft等公司在其新版Office程序中实现XML支持的事实中,我们可以看出XML对IT世界的深远影响。此外,市场上也存在许多免费工具,可以帮助用户创建或编辑XML文件,进一步提高了其实用性和普及率。

总之,通过采用XML作为数据交换的标准格式,我们可以极大地简化不同测量设备和电子表格程序之间的数据交换过程,从而节省时间、提高效率,并促进不同领域和实验室之间的协作。随着更多组织和个人认识到XML格式的优势,并开始采用这一标准,我们有理由相信,这将是科研和工业数据管理的一个重大进步。

2. 现状

关于制订流变学数据文件的XML规范的项目的信息,可见此网页。这里只列出一些值得注意的内容。

IUPAC最终的版本是2008年的,叫做RheoML。除此之外,TA公司的版本是随着TRIOS软件提供的。TRIOS软件同时支持这两个版本。在这个页面可以下载相关的XSD文件。其中,TRIOS提供的压缩包当中,RheoML.XSD是IUPAC的版本的schema定义文件,而Iupac-Schema.v3.xsd则是TRIOS软件版本的schema定义文件(其文件名有误导性)。TA公司之所以要再做一个自己的schema,表面上看是为了包括热分析测试,因为TA公司的热分析也用TRIOS软件。就算不讨论热分析,IUPAC版本的schema支持的测试模式也仍然很有限。比如,在旋转流变仪上采用更多不同形状的转子,或者进行轴向拉伸/压缩测试的情况,都尚未被IUPAC支持。无论哪种版本,目前的schema仍然很粗糙。从网页来看,这个项目早就停摆了。

3. 现实需求

然而,本人认为该议题依旧颇具深远意义。在平时的工作中,本人频繁接触来自其他实验室寻求流变测试咨询的情况,他们所使用的则是不同制造商生产的设备,搭载不同的软件系统。有时,本人必须详尽指出,除了数据之外,实验期间必须记录哪些额外条件,比如是否执行了种种校准、实验前的仪器平衡或是预剪切处理等。尽管如此,仍旧经常出现学生遗漏记录,或是本人未能详尽说明的情况,导致最终无法确切地确定并解决对方所遇到的问题。即使仅是数据的讨论,本人常常需要对方提供更多的物理量数据,但对于某些物理量是否支持导出,以及其在相应仪器软件中的称呼和相关设置的位置却常常一无所知。为了熟悉对方所用的仪器软件,本人通常需要亲自造访至少一次(有时甚至多次),仅有现场确认了以上问题之后,方能在随后的交流中对他们所提供的数据进行分析,并提供必要的协助。

而在制定流变数据XML标准化的过程中,将包含强制性规定导出所有必要的实验信息,此外会根据不同测试类型强制导出所有必需的物理量。只要此标准是由经验丰富的流变测量专家主导制定,效果预期将能消除以上提及的诸多不便。标准化的XML格式化文件所带来的益处,远不止此。

考虑到一个更加现实的案例。我个人经常为了教学目的编写一些数据分析程序供学生们使用。这些程序预设学生将完成特定设计的实验,并根据指定的要求导出相关的物理测量数据。因此,除了向学生提供已编写好的程序,我还需不断重申实验设计和数据导出的具体要求。若依据XML标准,确定性的测试模式将无疑导出特定的物理量,由此至少在一定程度上,我可以减少对学生的反复提醒,亦即减轻了编写用于读取文件后的错误处理机制的负担。

4. 倡议

当前仅有TA公司遵循XML标准的原则进行响应。本人渴望更多的流变仪制造商能参与进来,将XML格式的文件导出功能集成到其软件中。不限于流变仪,理应所有现代科学测量仪器的测量结果都能支持厂商间的标准化XML文件格式。必须认识到,仪器测试记录的信息远远超出数据本身之外。因此,仅有的通用数据文件格式(如CSV格式)并不能完全满足科学研究的全面需求。