材料科學+人工智能：“抱團”才能“更暖”

“一些汽車企業經常講，汽車再怎么改變，離不開一個殼、一個發動機、四個輪子，吃定了這個就什么都不怕。但是特斯拉一出來，前蓋一打開，原來的發動機都沒有了，成了裝行李的箱子，這些老牌汽車公司立馬有了危機感。”

6月17日，在廣東省東莞市召開的粵港澳大灣區科技創新論壇上，中國科學院院士、松山湖材料實驗室理事長王恩哥講的這個故事，引起了大家的深思。

“誰掌握了材料，誰就掌握了未來。”在王恩哥看來，當前一些熱門的領域，如生命健康、信息產業、人工智能等，說到底都要依賴材料的革新。

在人工智能和材料科學高速協同發展的今天，人們也面臨著諸多亟待解決的基本科學問題、關鍵技術難題及政策實施引導。

這也正是中科院學部工作局、中科院物理研究所主辦本次論壇的原因。科技發展到今天，材料科學和人工智能這兩個學科之間，可能從未像現在一樣需要彼此。

“材料科學對人工智能的發展是非常重要的，同時人工智能可以幫助材料科學的發展。”中科院院士、松山湖材料實驗室學術委員會主任趙忠賢說，“對這些問題，我們需要不斷討論，加深認識。”

2011年，美國前總統奧巴馬宣布啟動了一項雄心勃勃的“材料基因組計劃”，投資超過1億美元。這項計劃試圖通過數據共享和計算技術，將新材料的研發周期、成本大幅降低。

歐盟、日本、中國也緊隨其后。2012年，“材料科學系統工程發展戰略研究——中國版材料基因組計劃”重大項目啟動會在中國工程院召開。

中科院院士、清華大學原校長顧秉林認為，以往的材料科學研究是試錯、“炒菜”式的，研發周期很長，耗費了很多人力物力。而機器學習以及人工智能的發展，縮短了材料研發的周期、減少了投資、加快了整個領域的進程。“材料科學和人工智能的協同發展無疑將對材料科學起到至關重要的作用。”

“材料科學涉及的種類和數據特別多，需要人工智能的介入，才會提高處理效率。”中科院院士、武漢大學物理科學與技術學院院長徐紅星也認為，“材料科學對人工智能的需求是實實在在的”。

今年2月，美國國家科學院發布了針對材料研究的第三次十年調查——《材料研究前沿：十年調查》，評估了過去十年中材料研究領域的進展，確定了未來十年的材料研究的機遇、挑戰和新方向。其中，在納米、高熵等前沿材料研究領域，人工智能被寄予厚望。機器學習方法在材料設計和材料篩選方面表現出巨大潛力，將有望極大推動新型材料的發現和傳統材料的更新。

反過來，作為必不可缺的硬件基礎，人工智能的發展也離不開材料科學的助力。1月，《科學進展（science advances）》雜志報道了清華大學和中國科學技術大學科研人員合作完成的一項研究，他們在超導系統中首次實驗實現了量子生成對抗學習，展示了量子器件應用于人工智能領域中的可行性及巨大潛力。

在論壇召開當天，由中科院物理所為牽頭單位，東莞市政府、中科院物理所和中科院高能物理研究所共建的松山湖材料實驗室也正式動工。這個總體規劃1200畝、總經費預算約120億元的材料科學實驗室，定位于成為有國際影響力的新材料研發南方基地、未來國家物質科學研究的重要組成部分、粵港澳交叉開放的新窗口及具有國際品牌效應的粵港澳科研中心。

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