AI材料科学发展现状及“AI+新材料”产业融合探索
随着新一代信息技术的迅猛发展,人工智能(AI)技术在材料科学领域的应用日益广泛,推动了AI材料科学的快速发展。中国作为全球最大的材料制造及消费国之一,在新材料产业上展现出强劲的增长潜力。据工信部数据,预计到2025年,中国新材料产业将达到10万亿市场规模,复合增长率为13.5%。AI技术对材料科学的赋能作用显著,AI材料科学市场的增长率预计将达到36.76%。
AI技术通过强大的数据分析能力和机器学习算法,为材料研发带来了革命性的变化。它能够自动筛选并优先测试最具有潜力的化合物,极大地简化了材料科学家在数据分析、文献查阅和实验验证等方面的工作负担。例如,美国国家标准与技术研究所(NIST)开发的CAMEO AI算法,能够自主发现潜在的实用新材料,极大地缩短了新材料从理论到实际应用的时间。
智能研发:AI技术通过分析大量数据,能够快速识别新材料的潜在特性和结构,从而加速新材料的研发过程。例如,利用机器学习和数据挖掘技术,AI可以从海量数据中发现分子结构和属性之间的相互关系,为材料设计提供指导。
智能制造:AI技术在制造过程中的应用,可以优化生产流程,提高生产效率和产品质量。例如,在半导体制造过程中,AI技术可以优化生产流程,提高良率。
产业协同:AI技术能够促进新材料产业与其他产业的协同发展,如与大数据、云计算、物联网等技术相结合,实现产业链的智能化。
美国率先推出的“材料基因组计划”(MGI),旨在通过结合高通量计算、大数据人工智能等技术,缩短材料研发周期并降低成本至少50%。这一计划不仅在美国国内取得了显著成效,还激发了全球范围内的材料研发创新热潮。中国紧跟全球趋势,于2015年启动了《材料基因工程关键技术与支撑平台重点专项实施方案》,推动了材料基因工程的基础理论、关键技术、装备以及验证性示范应用的研究。