作者:沈春蕾 来源:中国科学报 发布时间:2025/3/21 18:08:47
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北京探索“AI+新材料”融合新范式

 

今年的政府工作报告提出,持续推进“人工智能+”行动,将数字技术与制造优势、市场优势更好结合起来,支持大模型广泛应用。

近日,随着《北京市加快推动“人工智能+新材料”创新发展行动计划(2025-2027年)》(以下简称《行动计划》)的发布,北京在提速新质生产力发展上,又迈出新的关键一步。与此同时,一批“人工智能(AI)+新材料”融合创新成果正在北京加速涌现。

改变研发范式

长期以来,新材料研发依赖于理论探索和经验积累,需要经历反复实验,导致研发周期漫长、成本高。

“AI正在改变材料科学的研发范式,问题也正在迎刃而解。”中国科学院院士、北京大学教授鄂维南指出,北京具备人工智能赋能材料科学的先发优势与人才基础,同时全面布局了科研基础设施,为新材料研发提供系统性的有效工具。

“AI+新材料”通过数据驱动专业大模型赋能,不仅能大幅缩短新材料的研发周期,降低研发成本,显著提高研发效率,还能利用AI技术在处理高维度、跨尺度复杂体系问题方面的强大计算能力,实现材料成分、结构与性能的预测、模拟和分析,赋能研发、制造和应用等环节,对于材料领域科技创新和产业发展具有重大意义。

随着面向物质科学的预训练大模型的出现,开启了材料研发新纪元。北京科学智能研究院和深势科技联合团队以“征服元素周期表”为目标,发起大原子模型计划OpenLAM,并与多方合作迭代发布2代深度势能预训练大模型(DPA),其预测能力覆盖周期表中的90余种元素,可应用于半导体、合金、有机分子等多类材料体系研发。

据介绍,目前,大原子模型计划下的另一款Unimol分子大模型在蛋白质预测能力方面仅次于谷歌DeepMind发布的AlphaFold3,位列世界第二,但研发投入成本仅为其1/400。

“‘终极版’大原子模型将有望成为微观世界AI for Science(人工智能驱动科学创新)具身智能体的基座模型。推动材料科学、化学及生物医药等领域实现重大突破,促进前沿科研迈向更高层次。”北京科学智能研究院副院长李鑫宇说。

与此同时,“人工智能+”正在激活北京的千行百业。小米汽车身上的“泰坦合金”,实现从实验室到量产车的智能跃迁;中国钢研在6个月内设计开发出世界上强度最高(800MPa级别)的高性能抗氢厚板材料;中国石化以AI赋能的分子筛催化绿色氧化工艺开发推动传统研发模式的变革,助力新型催化工艺自主化;北京科学智能研究院引入AI分子表示学习模型,设计出不含贵重金属的新一代OLED发光材料…… 

政策发布“恰逢其时”

北京在今年开年发布的《行动计划》提出,到2027年,北京“人工智能+新材料”创新能力显著增强,新材料研发服务业态培育取得积极进展,形成国际领先的新材料创新策源与人工智能应用高地。

“恰逢其时!”中国工程院院士、北京科技大学教授、北京云智材料大数据研究院院长谢建新由衷点赞道,北京向外界释放了两个重要的积极信号:北京将AI与新材料的深度融合作为未来科技创新的重要方向;通过政策引导和资源整合,北京将推动新材料产业智能化、高端化发展。

中关村人工智能研究院院长邵斌认为,北京在2025年开年便将“AI+新材料”列为重点工作方向,一方面体现了对国际前沿科技动向和产业风口的高度敏锐,另一方面展示了对本土“AI+新材料”加快崛起的坚定信心。

“发展目标清晰且具有前瞻性。”北京戴纳实验科技股份有限公司董事长迟海鹏表示,《行动计划》的发布表明,北京高度重视人工智能与新材料领域的深度融合,这为企业发展打了一针“强心剂”。

“既是机遇,也是责任。”北京航空航天大学教授、北京深云智合科技有限公司(以下简称深云智合)创始人刘宇宙表示,政府在政策层面释放出多重信号,让企业的发展空间变得更加广阔。

“发展目标令人期待、切实可行。”鄂维南总结说,北京是“AI for Science”的策源地,在率先打造“AI+新材料”新范式上,北京有基础、有优势,并取得了初步成效。

开年“重头戏”

2025年是国家“人工智能+”行动全面铺开的第一年。作为开年“重头戏”,北京如何让更多企业在新领域新赛道跑出加速度,快速崛起 “AI+新材料”新高地?

首先,国家级材料中心在北京落地,实现了平台级数据赋能。

2024年10月,工业和信息化部、财政部、国家数据局联合印发《新材料大数据中心总体建设方案》,由北京与苏州牵头共建新材料大数据中心主平台,并布局30个以上数据资源节点。北京牵头的主平台服务门户正在加速建设,计划于今年于12月正式对外发布运行。

北京科技大学教授张雷介绍:“除了主平台服务门户建设和数据标准明确在北京实施外,2024年启动建设的4项数据资源节点任务,3项落地北京,未来预计多个行业数据资源节点将陆续在北京落地,为北京数据驱动新材料智能化创新发展奠定了坚实基础。”

此外,结合区块链、隐私计算等技术,促成材料数据可信流通、交易,在助力新材料智能化创新的基础上,还有望形成专业数据的新经济增量。

中国钢研材料数字化研发首席科学家苏航说:“北京新材料产业发展路径与外地不同,制造业产能可以外迁,但数据留下,创新留下,就能打开新质生产力的发展空间,并探索形成专业化的数据咨询、数据金融服务业。”

其次,智能实验室是北京“人工智能+新材料”发展布局的重要物理载体。

在戴纳科技建设的全自动黑灯实验室中,智能机械臂可24小时不间断执行样品制备、性能测试、数据采集等任务,AI系统实时分析结果并优化下一轮实验参数。相比传统实验室,黑灯实验室效率最高可提升480倍,能耗降低50%,实验面积减少85%。

“我们公司已经布局了黑灯实验室,凭借自主开发的模型和自动化设备,通过全自动化的实验流程和AI驱动的数据分析,大幅提升了研发效率,减少了人为误差,为多家企业提供研发服务,这种模式不仅降低了研发成本,还加快了新材料从实验室到产业化的进程。”刘宇宙非常看好“材料智能化研发代工”。

“实验室唯一不变的就是‘它永远在变’。”迟海鹏介绍,目前,戴纳科技已为联合利华、万华化学、北京化工大学、中石化石科院、中石油上海研究院、百济神州等企业和研究机构提供黑灯实验室设计施工服务。

深势科技则致力于构建AI for Science的微尺度工业基础设施,服务于一系列科学研究和工业研发领域,帮助构建以模型为“智脑”,以自动化实验设备为“躯干”的科学智能体,实现新材料、新分子、新配方的高效发现与优化。

“理想的科学智能体不仅仅能够代替人,更加高效且精准地做实验、读结果、分析数据,更应该能够在一轮轮的实验中自我成长,自主优化。”北京深势科技有限公司创始人孙伟杰表示。

统计显示,目前,北京已集聚近10家“人工智能+新材料”算法软件企业,占全国总量的1/3,智能实验室、数据平台等基础设施加速落地,北京科技大学等高校开设“材料智能技术”专业,年培养跨学科人才超500人,为行业不断注入新鲜血液。

 
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