材料データベースの横断はなぜ問い合わせだけを揃えるのか

OPTIMADEコンソーシアム, “OPTIMADE API Specification v1.3.0”（Materials-Consortia/OPTIMADEリポジトリのoptimade.rst、2026年9月14日時点の状態）。v1.3.0は2025年12月に公開された現行の仕様である。コンソーシアムの作業はMaterials-ConsortiaというGitHub組織のもとで進む。序文は賭けをこう書く。「As researchers create independent materials databases, much can be gained from retrieving data from multiple databases. However, automating the retrieval of data is difficult if each database has a different application programming interface (API).」仕組みについては、すべての実装が共通のフィルタ言語で書かれた標準のfilterクエリパラメータを受け付けることを求め、応答について「All endpoints of an API implementation MUST be able to provide responses in the JSON format specified below and MUST respond in this format by default.」と定める。プロバイダ固有の性質にはアンダースコアとプロバイダの登録済み接頭辞を付け（仕様の例は_exmpl_custom_field）、「Database-provider-specific fields only need to be consistent within the context of one particular database.」と述べる。structuresの標準プロパティはelements、chemical_formula_reduced、lattice_vectors、cartesian_site_positions、speciesなど構造の記述で、生成エネルギーやバンドギャップは含まれない。§Namespace Prefixesは「There are two mechanisms by which a provider can serve properties that are not standardized by the OPTIMADE specification.」と数え、第二の機構である定義プロバイダの定義を「can be used to enable aggregated filtering over all OPTIMADE APIs that support this property」と説明し、定義プロバイダには「Definition providers MUST also list these definitions in the relevant /info/<entry_type> endpoint of the index meta-database for that provider.」と索引メタデータベースでの定義の列挙を求め、プロバイダ固有の名前を並べたフィルタ「_exmpl1_band_gap<2.0 OR _exmpl2_band_gap<2.5」を複数のデータベースへ送れる例として挙げる。索引メタデータベースについては「The index meta-database MUST only provide the info and links endpoints」と定める。仕様書は、プロバイダ間のデータの同一性、中央データベース、保存形式や裏側の実装を要求する条文を持たない。仕様書は設計の理由と規範を述べる文書であり、各プロバイダの実装がどこまで仕様に従っているかについては何も述べず、返る値がどう計算されたかを表す共通のプロパティも持たない（calculationsの項目が持つ共通の項目はid、type、immutable_id、last_modifiedで、入出力ファイルへの関係を推奨するにとどまる）。https://github.com/Materials-Consortia/OPTIMADE/blob/master/optimade.rst ↩ ↩² ↩³ ↩⁴ ↩⁵ ↩⁶ ↩⁷ ↩⁸ ↩⁹ ↩¹⁰ ↩¹¹ ↩¹² ↩¹³ ↩¹⁴ ↩¹⁵

OPTIMADEコンソーシアムのプロバイダ一覧, providers.json（providers.optimade.orgで配信、2026年9月14日取得、2026年9月21日に再取得して同一）。29のプロバイダが登録され、そのうち22が基底URL、つまりクライアントが問い合わせを送れるエンドポイントを持つ。残る7の登録は基底URLを持たない。基底URLを持つ登録にはMaterials Project、OQMD、AFLOW、COD、JARVIS、NOMAD、Alexandriaが含まれる。登録の中には例示用の項目やデータベースではないメタ項目も含まれるため、22は基底URLを持つ登録の数であって、別個の材料データベースの数ではない。基底URLは索引メタデータベースであり、問い合わせを送る先は各登録の/linksが指すデータベースである。2026年9月21日に22の登録の/linksが指すデータベースへ/v1/structures?page_limit=1を送ったところ、構造の記録を返したのは16の登録で、CMR（404）、MPDD、MPOD（無応答）、JARVIS（記録0件）と、案内先を持たない例示用およびMatCloudの6は返さなかった。AFLOWは2026年9月14日の確認ではHTTP 500を返し、9月21日には構造の記録を返した。同じ9月21日、Materials Projectのoptimade.materialsproject.org/v1/structures?filter=chemical_formula_reduced="ClNa"は生成エネルギーを_mp_stabilityの中に汎関数（gga_gga+u、gga_gga+u_r2scan）ごとに分けて返し、OQMDのoqmd.org/optimade/v1/structuresは_oqmd_delta_eを返した。一覧は登録の状態を示す文書であり、各エンドポイントが返す記録の数や、返る値の計算手続きは示さない。一覧の項目には種別の欄が無く、仕様が定義プロバイダに求める索引メタデータベースの/info/<entry_type>での定義の列挙は、2026年9月21日に22の基底URLへ/v1/info/structuresを送ったところ、いずれも返さなかった。https://providers.optimade.org/providers.json ↩ ↩² ↩³ ↩⁴ ↩⁵ ↩⁶ ↩⁷ ↩⁸ ↩⁹ ↩¹⁰ ↩¹¹

Casper W. Andersen, Rickard Armiento, Evgeny Blokhin, Gareth J. Conduit, Shyam Dwaraknath, Matthew L. Evans, Ádám Feketeほか、著者56名, “OPTIMADE, an API for exchanging materials data”, Scientific Data 8, 217（2021年8月12日公開、DOI 10.1038/s41597-021-00974-z）。コンソーシアム自身が学術誌に載せた声明で、要旨は「The Open Databases Integration for Materials Design (OPTIMADE) consortium has designed a universal application programming interface (API) to make materials databases accessible and interoperable. We outline the first stable release of the specification, v1.0, which is already supported by many leading databases and several software packages.」と述べる。ワークショップの経緯は「held at the Lorentz Center in Leiden, Netherlands in October 2016, and continued at followup workshops held at CECAM in Lausanne, Switzerland in June 2018, June 2019, and June 2020」と書く。仕様が揃える範囲については、プロバイダは「properties beyond the simple structural and chemical information standardized by the specification」を公開できると述べ、応答は「differ only in the optional and database-specific information prefixed with the database name」と書く。本稿はこれを、コンソーシアムの立ち位置（56名の著者、v1.0が2021年）と、作った側の目標の言い方（アクセス可能で相互運用可能、同一ではない）を確かめるために引く。記述の対象はv1.0であり、現行のv1.3.0の内容は含まない。プロバイダ間で値がどれほど一致するかは、この論文の主題ではない。Table 1の説明はNOMADについて「NOMAD aggregates computational data from multiple sources including from several of the repositories listed here.」と書き、本稿は集約型の実例としてこの一文を引く。https://doi.org/10.1038/s41597-021-00974-z ↩ ↩² ↩³ ↩⁴ ↩⁵ ↩⁶ ↩⁷ ↩⁸ ↩⁹

Vinay I. Hegdeほか, “Quantifying uncertainty in high-throughput density functional theory: A comparison of AFLOW, Materials Project, and OQMD”, Physical Review Materials 7, 053805（2023年5月30日公開。arXiv:2007.01988）。同じ初期結晶構造から計算された材料について、三つのデータベースの性質を比べた研究である。要旨は生成エネルギーの差を「The variance between calculated properties is as high as 0.105 eV/atom」と書くが、本文は同じ値を「The MAD in formation energy across pairs of databases can be up to 0.105 eV/atom, comparable to the ∼0.1 eV/atom difference between DFT and experimental formation energies」と中央絶対差（MAD）として定義する。Table IIの対ごとのMADはAFLOW–MP 0.105 eV/atom、AFLOW–OQMD 0.019 eV/atom、MP–OQMD 0.087 eV/atomである。要旨は「HT-DFT formation energies and volumes are generally more reproducible than band gaps and total magnetizations」と述べ、バンドギャップのMADは最大0.21 eVである。磁性を持つかどうかの判定は最大15%の記録で食い違う。著者らは大きな食い違いの一部（「some of the larger discrepancies」）の由来を「choices involving pseudopotentials, the DFT+U formalism, and elemental reference states」に求め、「further standardization of HT-DFT would be beneficial to reproducibility」と論じる。この研究はOPTIMADEそのものを調べたものではなく、三つのデータベースの計算結果を比べた研究にとどまる。本稿は、三つがいずれもOPTIMADEのエンドポイントを提供しているという一覧の事実²と読み合わせて、共通の問い合わせで返る値が食い違う例として引く。食い違いは高スループット計算の文書化された性質であり、いずれのチームの落ち度でもない。https://arxiv.org/abs/2007.01988 ↩ ↩² ↩³ ↩⁴ ↩⁵ ↩⁶ ↩⁷ ↩⁸ ↩⁹