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数据+人工智能是材料基因工程的核心

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2018/09/28 11:05
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【摘要】:
2012—2014年,本文部分作者有幸参与了中国工程院关于中国版材料基因组计划咨询报告的撰写工作,之后以咨询报告为基础在《科技导报》发表了题为《材料基因组——材料研发新模式》的文章,对材料基因组的理念进行了归纳总结。在之后的3年中,国内外对材料基因工程的认识与理解在不断加深。本文试图进一步探讨有关材料基因工程工作模式、材料数据的内涵、人工智能在材料基因工程中的核心作用、材料基因工程与第四科学范式间

  2012—2014年,本文部分作者有幸参与了中国工程院关于中国版材料基因组计划咨询报告的撰写工作,之后以咨询报告为基础在《科技导报》发表了题为《材料基因组——材料研发新模式》的文章,对材料基因组的理念进行了归纳总结。在之后的3年中,国内外对材料基因工程的认识与理解在不断加深。本文试图进一步探讨有关材料基因工程工作模式、材料数据的内涵、人工智能在材料基因工程中的核心作用、材料基因工程与第四科学范式间的关系等方面问题,以期引发材料科学界对材料基因工程的更多思考与重视。

  材料基因组计划(Materials Genome Initiative,MGI)的出现反映了全球对加速材料从发现到应用进程的需要。进入21世纪以来,科技革命作为产业革命先导的趋势日见明朗,依赖于科学直觉与试错的传统材料研究方法已无法适应时代的发展。2011年6月,时任美国总统奥巴马宣布启动材料基因组计划,意在改革传统材料研究的封闭型工作方式,培育开放、协作的新型“大科学”研发模式,从而实现将材料从发现到应用的速度至少提高1倍,成本减半的目标。具体措施包括:(1)发展高通量材料模拟计算工具和方法,加快材料筛选和设计,减少耗时费力的“试错实验”;(2)发展和推广高通量材料实验技术及装备,快速、准确地获取材料计算所需大量的关键数据,对候选材料进行筛选和验证;(3)发展和完善材料数据库/信息学工具,有效管理与利用材料从发现到应用全过程的数据链。

  经过充分广泛的研讨咨询活动,我国材料界对材料基因组技术已形成基本共识,即有必要抓住这个机遇,尽快制定并实施中国版材料基因组计划,以促进我国新材料产业的跨越式发展。为此从中央到地方科技管理机构都设立了一批项目对材料基因工程方向进行了支持。我国在开展材料基因组研究中并非一味跟踪,既学习了美国材料基因组计划的一些做法,也根据中国国情与自身思考,设置了与之不同的内容与侧重。