人工智能(AI)技術(shù)與材料科學(xué)的深度融合,可以極大地加速了材料研發(fā)進(jìn)程。 人工智能與理論計算/實驗方法的結(jié)合,讓我們可以基于經(jīng)驗知識和現(xiàn)有材料的數(shù)據(jù),來預(yù)測材料的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)——即,通過構(gòu)建“結(jié)構(gòu)-性質(zhì)”關(guān)系,來推動材料研發(fā)。然而,基于已知材料可能無法找到具有突破性性能的材料。 而如果可以反過來構(gòu)建“性質(zhì)-結(jié)構(gòu)”關(guān)系,就可能實現(xiàn)“逆向設(shè)計”:按照所需性質(zhì),根據(jù)物理學(xué)和材料科學(xué)的基本原理,直接設(shè)計出相應(yīng)材料。逆向設(shè)計在材料科學(xué)中的廣泛應(yīng)用將進(jìn)一步改變材料科學(xué)的研究范式,使材料設(shè)計進(jìn)入智能化和自動化時代。 日前,由北京科技大學(xué)牽頭,聯(lián)合中海油常州涂料化工研究院、中國科學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心共同申報的國家自然科學(xué)基金企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金重點支持項目《人工智能驅(qū)動的海洋防腐涂層材料按需逆向設(shè)計》成功立項。在當(dāng)今數(shù)據(jù)密集型科學(xué)研究的背景下,人工智能、計算機(jī)及信息學(xué)技術(shù)對當(dāng)代科學(xué)研究正起著不可或缺的作用。該項目針對海洋嚴(yán)酷環(huán)境的腐蝕防護(hù)重大需求,利用生成式AI、多目標(biāo)主動學(xué)習(xí)和腐蝕大數(shù)據(jù)分析等人工智能技術(shù),構(gòu)建高性能防腐涂層材料的“按需逆向設(shè)計”基礎(chǔ)理論與方法,加速新型單體、樹脂及涂層新材料的研發(fā),變革涂層材料設(shè)計范式,實現(xiàn)“中國智造”。 涂界記者注意到,中海油常州涂料化工研究院《AI驅(qū)動的生物基聚氨酯樹脂智能設(shè)計技術(shù)》項目榮獲第二屆“創(chuàng)青春”中國青年碳中和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽創(chuàng)新組全國初賽-創(chuàng)新組全國銀獎。該參賽項目是常州涂料院國家涂料工程技術(shù)中心將人工智能技術(shù)應(yīng)用于生物基聚氨酯研發(fā)的一個前瞻性、前沿性的創(chuàng)新案例。項目團(tuán)隊經(jīng)過三年技術(shù)攻關(guān),自主開發(fā)出聚合物結(jié)構(gòu)建模軟件,形成聚氨酯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫;通過開展聚氨酯結(jié)構(gòu)的高通量模擬計算,獲得系列性能數(shù)據(jù);之后利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法挖掘聚氨酯“結(jié)構(gòu)-性能”的內(nèi)在規(guī)律。最終借助AI技術(shù)設(shè)計出2種具有極高應(yīng)用價值的新型生物基聚氨酯,經(jīng)實驗驗證,與預(yù)測值吻合。該技術(shù)在聚氨酯領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)研發(fā)效率提升70%,顯著降低研發(fā)成本。 國家自然科學(xué)基金企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金項目由自然科學(xué)基金委與企業(yè)共同出資設(shè)立,旨在發(fā)揮國家自然科學(xué)基金的導(dǎo)向作用,圍繞產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的緊迫需求和關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域中的核心科學(xué)問題開展基礎(chǔ)研究,促進(jìn)知識創(chuàng)新體系和技術(shù)創(chuàng)新體系的融合,推動我國企業(yè)自主創(chuàng)新能力的提升。該項目的成功立項,將為面向海上嚴(yán)酷環(huán)境的高性能長效防腐涂層智能設(shè)計提供理論支撐,引領(lǐng)海上裝備腐蝕防護(hù)技術(shù)的數(shù)字化智能化發(fā)展變革
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