人工智能为材料工业发展赋能

王兴艳

2012年以来，随着数据量的急剧上涨、运算力的大幅提升以及机器学习新算法（深度学习）的出现，人工智能得以快速发展。作为新一轮科技革命和产业变革的核心驱动力，人工智能正在对全球经济发展、人类社会的生活与技术进步产生巨大影响。与人类生产生活息息相关的材料领域，也正经历着人工智能所带来的巨大变化。

1 助力新材料实现快速研发

1.1 产业发展需要解决研发耗时、耗力、耗资金问题

从材料发展历史来看，一种新材料的出现往往要经历无数次的分析试验，这一过程平均要经历10年，而从新材料诞生再到商业化应用往往再用10年的时间，这一漫长而充满无数不确定性的过程，往往需要投入大量的研发人员，耗费大量的时间和金钱。长期以来，“三耗”问题一直制约着材料产业的快速发展，使得材料研发难以有效满足各领域的材料需求。为了解决这一问题，加快材料研发，降低研发成本，全球科研人员一直在努力寻求突破。美国福特汽车公司曾开发了一套虚拟铝压铸设计制造系统并用于实践，大大缩短了产品从设计到制造再到测试的周期时间，提升了研发制造效率，节约了开发成本。2011年，美国还启动了“材料基因组计划”，提出“将新材料研发周期缩短一半、成本降低到现有的几分之一”的目标，将减少材料研发周期和研发成本上升为国家战略地位。与此同时，我国中科院也积极将计算模拟引入材料研发设计中，以期实现缩减研发周期和研发成本的目标。……