【行業(yè)新聞】AI材料科學發(fā)展現(xiàn)狀及“AI+新材料”產(chǎn)業(yè)融合探索

隨著新一代信息技術的迅猛發(fā)展，人工智能（AI）技術在材料科學領域的應用日益廣泛，推動了AI材料科學的快速發(fā)展。中國作為全球最大的材料制造及消費國之一，在新材料產(chǎn)業(yè)上展現(xiàn)出強勁的增長潛力。據(jù)工信部數(shù)據(jù)，預計到2025年，中國新材料產(chǎn)業(yè)將達到10萬億市場規(guī)模，復合增長率為13.5%。AI技術對材料科學的賦能作用顯著，AI材料科學市場的增長率預計將達到36.76%。

AI技術通過強大的數(shù)據(jù)分析能力和機器學習算法，為材料研發(fā)帶來了革命性的變化。它能夠自動篩選并優(yōu)先測試最具有潛力的化合物，極大地簡化了材料科學家在數(shù)據(jù)分析、文獻查閱和實驗驗證等方面的工作負擔。例如，美國國家標準與技術研究所（NIST）開發(fā)的CAMEO AI算法，能夠自主發(fā)現(xiàn)潛在的實用新材料，極大地縮短了新材料從理論到實際應用的時間。

中投顧問產(chǎn)業(yè)研究院分析，“AI+新材料”產(chǎn)業(yè)的融合模式主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

智能研發(fā)：AI技術通過分析大量數(shù)據(jù)，能夠快速識別新材料的潛在特性和結構，從而加速新材料的研發(fā)過程。例如，利用機器學習和數(shù)據(jù)挖掘技術，AI可以從海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)分子結構和屬性之間的相互關系，為材料設計提供指導。

智能制造：AI技術在制造過程中的應用，可以優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。例如，在半導體制造過程中，AI技術可以優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高良率。

產(chǎn)業(yè)協(xié)同：AI技術能夠促進新材料產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展，如與大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術相結合，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的智能化。

案例一：材料基因組計劃（MGI）

美國率先推出的“材料基因組計劃”（MGI），旨在通過結合高通量計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術，縮短材料研發(fā)周期并降低成本至少50%。這一計劃不僅在美國國內取得了顯著成效，還激發(fā)了全球范圍內的材料研發(fā)創(chuàng)新熱潮。中國緊跟全球趨勢，于2015年啟動了《材料基因工程關鍵技術與支撐平臺重點專項實施方案》，推動了材料基因工程的基礎理論、關鍵技術、裝備以及驗證性示范應用的研究。

案例二：CAMEO AI算法

CAMEO AI算法是一個能夠自主發(fā)現(xiàn)新材料的系統(tǒng)。它通過分析大量的化學數(shù)據(jù)，識別出可能具有所需特性的新化合物。這一技術的應用不僅加速了新材料的發(fā)現(xiàn)，還為解決技術挑戰(zhàn)提供了新的可能性。

案例三：上海新材料計算研發(fā)中心

上海新材料計算研發(fā)中心通過建設高通量、高自動化實驗室，助力從事上海新材料研發(fā)的科研院所生成大量實驗數(shù)據(jù)，形成新材料研究的數(shù)據(jù)庫，提高實驗效率。這一創(chuàng)新平臺的建設，推動了AI技術在新材料研發(fā)中的深度應用。

技術瓶頸：AI技術在材料產(chǎn)業(yè)中的應用仍處于初級階段，面臨算法優(yōu)化、數(shù)據(jù)獲取等挑戰(zhàn)。

人才短缺：AI與新材料領域的結合需要跨學科、跨領域的專業(yè)人才，目前市場上此類人才較為短缺。

投資不足：新材料產(chǎn)業(yè)智能化升級需要大量資金投入，目前我國企業(yè)投資力度不足。

政策支持：政府出臺了一系列促進AI和材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力保障。

市場需求：隨著新能源、軍工、生物制藥等領域的快速發(fā)展，對新材料的需求日益增加，為AI材料科學提供了廣闊的市場空間。

技術創(chuàng)新：AI技術的不斷創(chuàng)新和進步，為新材料產(chǎn)業(yè)的智能化升級提供了有力支撐。

（一）開放式創(chuàng)新

開放式創(chuàng)新模式強調通過跨界合作、資源共享等方式，推動AI與新材料產(chǎn)業(yè)的深度融合。例如，搭建新材料企業(yè)與人工智能企業(yè)的鏈接平臺，加快AI深度賦能企業(yè)數(shù)字化轉型。通過舉辦專業(yè)論壇、建設示范場景等方式，推動AI技術企業(yè)與新材料企業(yè)的合作交流。

（二）協(xié)同創(chuàng)新

協(xié)同創(chuàng)新模式強調政府、高校、企業(yè)等多方力量的協(xié)同合作，共同推動AI材料科學的創(chuàng)新發(fā)展。例如，建設新材料計算研發(fā)中心、推動產(chǎn)學研用高效協(xié)同創(chuàng)新等舉措，有助于提升新材料和新工藝技術的研發(fā)、應用水平和效率。

中投顧問產(chǎn)業(yè)研究院認為，AI材料科學的發(fā)展正處于快速上升期，與新材料產(chǎn)業(yè)的融合模式不斷創(chuàng)新和完善。面對挑戰(zhàn)和機遇并存的局面，需要各方共同努力，推動AI與新材料產(chǎn)業(yè)的深度融合和創(chuàng)新發(fā)展。